本發(fā)明涉及新能源并網(wǎng)發(fā)電，尤其涉及一種柔性低頻輸電系統(tǒng)的故障穿越控制方法及控制電路。

背景技術(shù)：

1、柔性低頻輸電系統(tǒng)無需建設(shè)體積和質(zhì)量龐大的送端換流站，可以有效降低送出系統(tǒng)的建設(shè)與運維成本，成為頗具競爭力的新能源送出方案。該方案在低頻交流系統(tǒng)中采用較低運行頻率，在線路損耗、充電電流和無功電流降低方面具有較大優(yōu)勢，因此柔性低頻輸電系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)高壓交流送出系統(tǒng)具有更強(qiáng)的功率傳輸能力。同時，柔性低頻輸電系統(tǒng)中的交流斷路器等設(shè)備可以借鑒高壓交流送出系統(tǒng)工程中現(xiàn)有的成熟技術(shù)，有助于推動柔性低頻輸電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用工作。

2、柔性低頻換流站是柔性低頻輸電系統(tǒng)的核心裝置，這與高壓交流送出系統(tǒng)具有明顯差異，因此柔性低頻輸電系統(tǒng)的動態(tài)性能也與傳統(tǒng)高壓交流系統(tǒng)具有較大不同。柔性低頻換流站容易受低頻交流故障和工頻交流故障影響而偏離正常運行狀態(tài)，對柔性低頻輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行危害較大。

3、現(xiàn)有的柔性低頻輸電系統(tǒng)的故障控制方法，主要集中在系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制性能方面，而對故障期間系統(tǒng)的動態(tài)性能關(guān)注較少，無法對故障期間系統(tǒng)的動態(tài)性能進(jìn)行及時調(diào)整，影響系統(tǒng)工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種柔性低頻輸電系統(tǒng)的故障穿越控制方法及控制電路，以解決現(xiàn)有的柔性低頻輸電系統(tǒng)，無法對故障期間系統(tǒng)的動態(tài)性能進(jìn)行及時調(diào)整，影響系統(tǒng)工作效率的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種柔性低頻輸電系統(tǒng)的故障穿越控制方法，包括：

3、檢測輸電系統(tǒng)的故障類型，所述故障類型包括工頻交流故障和低頻交流故障；

4、若所述故障類型為工頻交流故障，則根據(jù)直流母線電壓計算逆變側(cè)變流器的第一輸出電壓參考值，并根據(jù)所述第一輸出電壓參考值對柔性低頻換流站的逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制；

5、若所述故障類型為低頻交流故障，則根據(jù)柔性低頻換流站整流側(cè)系統(tǒng)運行特性對柔性低頻換流站的整流側(cè)換流器進(jìn)行故障控制。

6、本發(fā)明通過實時監(jiān)測輸電系統(tǒng)的故障類型，從而根據(jù)輸電系統(tǒng)的故障類型分別對柔性低頻換流站的逆變側(cè)換流器和柔性低頻換流站的逆變側(cè)換流器進(jìn)行動態(tài)的故障控制，以對故障期間系統(tǒng)的動態(tài)性能進(jìn)行及時調(diào)整，避免影響系統(tǒng)工作效率，以使系統(tǒng)正常運行。

7、進(jìn)一步的，所述根據(jù)直流母線電壓計算逆變側(cè)變流器的第一輸出電壓參考值，并根據(jù)所述第一輸出電壓參考值對柔性低頻換流站的逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制，具體為：

8、根據(jù)直流母線電壓與直流母線電壓最大值的誤差，計算第一輸出電壓穩(wěn)態(tài)參考值；

9、計算第一電壓補償值，并根據(jù)所述第一電壓補償值和所述第一電壓輸出參考值計算所述逆變側(cè)變流器的第一輸出電壓參考值；

10、根據(jù)所述第一輸出電壓參考值對柔性低頻換流站的逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制；

11、所述第一輸出電壓穩(wěn)態(tài)參考值，具體為：

12、ufbf＝kpfb(udc-udcmax)+kifb∫(udc-udcmax)

13、其中，kpfb和kifb分別為工頻交流故障穿越控制模塊的比例系數(shù)和積分系數(shù)；udcmax為柔性低頻換流站直流母線電壓最大值；

14、所述第一電壓補償值，具體為：

15、δufb＝kpfbδ(ufbδ-ufbsmn)+kifbδ∫(ufbδ-ufbsmn)

16、其中，kpfbδ和kifbδ分別為工頻交流故障穿越控制模塊的比例系數(shù)和積分系數(shù)。

17、進(jìn)一步的，所述根據(jù)柔性低頻換流站整流側(cè)系統(tǒng)運行特性對柔性低頻換流站的整流側(cè)換流器進(jìn)行故障控制，具體為：

18、檢測當(dāng)前的低頻交流電流，若所述低頻交流電流小于或等于預(yù)設(shè)的電流閾值，則根據(jù)第一控制模塊計算整流側(cè)換流器的第二輸出電壓參考值，根據(jù)所述第二輸出電壓參考值對逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制；所述第一控制模塊根據(jù)低頻交流電壓的電壓控制環(huán)路傳遞模型構(gòu)建得到；

19、若所述低頻交流電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值，則根據(jù)第二控制模塊計算整流側(cè)換流器的第一輸出電流參考值，根據(jù)所述第一輸出電流參考值對逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制；所述第二控制模塊根據(jù)整流側(cè)換流器的系統(tǒng)運行特性構(gòu)建得到。

20、進(jìn)一步的，根據(jù)工頻交流電網(wǎng)的能量傳遞模型，構(gòu)建柔性低頻輸電系統(tǒng)等效電路模型；

21、根據(jù)所述柔性低頻輸電系統(tǒng)等效電路模型構(gòu)建整流側(cè)換流器的電壓控制環(huán)路模型；

22、根據(jù)所述低頻交流電壓的電壓控制環(huán)路傳遞模型構(gòu)建第一控制模塊，所述第一控制模塊，具體為：

23、

24、其中，和分別為柔性低頻換流站整流側(cè)換流器的交流側(cè)d軸電壓和q軸電壓參考值；ud和uq分別為柔性低頻換流站整流側(cè)換流器的交流側(cè)d軸電壓和q軸電壓實際值；gilfac(s)為電流控制環(huán)路控制器傳遞函數(shù)；ωlfac為柔性低頻輸電系統(tǒng)頻率；i?lfacd和i?lfacq分別為柔性低頻輸電系統(tǒng)中低頻交流線路的d軸電流和q軸電流實際值；llfac為柔性低頻輸電系統(tǒng)中低頻交流線路的電感；

25、根據(jù)所述第一控制模塊計算第二輸出電壓參考值，所述第二輸出電壓參考值包括直軸電壓參考值和交軸電壓參考值。

26、進(jìn)一步的，所述根據(jù)第二控制模塊計算整流側(cè)換流器的第一輸出電流參考值，具體為：

27、根據(jù)工頻交流電網(wǎng)的能量傳遞模型，構(gòu)建柔性低頻輸電系統(tǒng)等效電路模型；

28、根據(jù)所述柔性低頻輸電系統(tǒng)等效電路模型和柔性低頻換流站的整流側(cè)換流器輸出電流最大值構(gòu)建第二控制模塊，所述第二控制模塊，具體為：

29、

30、其中，ilfacmax為柔性低頻換流站整流側(cè)換流器輸出電流最大值；kpmax和kimax為基于最值電流的低頻交流故障穿越控制環(huán)路控制器比例系數(shù)和積分系數(shù)；為系統(tǒng)切換到基于最值電流的低頻交流故障穿越控制環(huán)路的電壓閾值；為低頻交流系統(tǒng)電壓幅值；ilfacn為柔性低頻換流站整流側(cè)換流器輸出電流額定值；

31、根據(jù)所述第二控制模塊計算低頻交流線路的第一輸出電流參考值，所述第一輸出電流參考值包括直軸電流參考值和交軸電流參考值；

32、根據(jù)所述第二輸出電壓參考值對柔性低頻換流站的整流側(cè)換流器進(jìn)行故障控制。

33、第二方面，本發(fā)明提供了一種柔性低頻輸電系統(tǒng)的故障穿越控制電路，用于實現(xiàn)所述的輸電系統(tǒng)的故障穿越控制方法，包括：工頻交流故障穿越控制模塊、低頻交流故障穿越控制模塊、柔性低頻換流站、低頻交流電網(wǎng)和工頻交流電網(wǎng)；

34、所述柔性低頻換流站包括整流側(cè)換流器和逆變側(cè)換流器；所述整流側(cè)換流器與所述低頻交流電網(wǎng)相連；所述逆變側(cè)換流器與所述工頻交流電網(wǎng)相連；

35、所述工頻交流故障穿越控制模塊的輸入端與所述工頻交流電網(wǎng)相連，所述工頻交流故障穿越控制模塊的輸出端與所述逆變側(cè)換流器相連；所述低頻交流故障穿越控制模塊的輸入端與所述低頻交流電網(wǎng)相連，所述低頻交流故障穿越控制模塊的輸出端與所述整流側(cè)換流器相連。

36、進(jìn)一步的，所述工頻交流故障穿越控制模塊，包括：輸出電壓穩(wěn)態(tài)控制模塊、輸出電壓補償控制模塊和第一電壓調(diào)制模塊；

37、所述第一電壓調(diào)制模塊的輸出端與所述逆變側(cè)換流器連接，所述第一電壓調(diào)制模塊的輸入端與所述輸出電壓穩(wěn)態(tài)控制模塊及輸出電壓補償控制模塊相連，所述第一電壓調(diào)制模塊用于對逆變側(cè)換流器進(jìn)行故障控制；

38、所述輸出電壓穩(wěn)態(tài)控制模塊包括全橋子模塊組、泄放電阻和平波電容器；所述全橋子模塊組包括若干個相互串聯(lián)的全橋子模塊，所述全橋子模塊組與所述泄放電阻串聯(lián)形成能量泄放通路，所述能量泄放通路與所述平波電容器并聯(lián)設(shè)置。

39、進(jìn)一步的，所述輸出電壓穩(wěn)態(tài)控制模塊包括全橋子模塊組、泄放電阻和平波電容器；

40、所述全橋子模塊組包括若干個相互串聯(lián)的全橋子模塊，所述全橋子模塊組與所述泄放電阻串聯(lián)形成能量泄放通路，所述能量泄放通路與所述平波電容器并聯(lián)設(shè)置。

41、進(jìn)一步的，所述輸出電壓穩(wěn)態(tài)控制模塊的等效電路模型，具體為：

42、

43、其中，ufb為全橋子模塊組的輸出電壓，udc代表柔性低頻換流站直流母線電壓；cf為平波電容，rf為泄放電阻；

44、所述全橋子模塊組的輸出電壓，具體為：

45、

46、其中，t∈[0，tcf]，tcf代表全橋子模塊電容充放電周期；ufbmax為全橋子模塊組可輸出電壓最大值；ufbmin為全橋子模塊組可輸出電壓最小值。

47、進(jìn)一步的，所述輸電系統(tǒng)的故障穿越控制電路，還包括參數(shù)優(yōu)化模塊，所述參數(shù)優(yōu)化模塊分別與所述工頻交流故障穿越控制模塊和低頻交流故障穿越控制模塊連接；

48、所述參數(shù)優(yōu)化模塊用于提取所述工頻交流故障穿越控制模塊和低頻交流故障穿越控制模塊中所有控制模塊的特征向量，并根據(jù)所述特征向量對各個控制模塊的比例系數(shù)和積分系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化更新。