一种特高压直流输电系统的电压、电流控制方法及系统

摘要

本发明公开一种特高压直流输电系统的电压、电流控制方法，包括：直流双阀组运行时，在逆变侧一个阀组采用定极电压控制方式，控制对象为本极的直流电压；另一阀组采用定阀组电压控制，只控制本阀组两端的电压；在整流侧一个阀组采用定极电流控制，控制对象为本极的直流电流；另一阀组采用定阀组电压控制，只控制本阀组两端的电压。直流在某些运行工况下极电流控制从整流侧转移到逆变侧时，整流侧原采用定极电流控制的阀组切换为定极电压控制，逆变侧原采用定极电压控制的阀组切换为定极电流控制。本发明还公开一种特高压直流输电系统的电压、电流控制系统，采用本发明能解决双阀组运行时电压电流稳定控制的问题。

说明书

技术领域

本发明属于特高压直流输电控制领域，特别涉及串联阀组型直流输电工程中 一种电压、电流控制的实现方法和系统。

背景技术

目前，在常规的直流输电工程中，一般都采用整流侧定电流运行方式，逆变 侧采用定直流电压或者定熄弧角控制方式。

而特高压直流输电工程每个极有两个串联的阀组，每个阀组具有独立的控制 单元，两个阀组要求处于电压平衡运行方式；若按照传统的逆变侧定直流电压控 制策略，每个阀组都将整流侧线路端的直流电压作为控制量，则两个阀组在某些 情况下会出现控制器间的振荡。

对于整流侧，两个阀组控制系统若均采用直流电流控制，被控制量为同一个 直流电流，由于两阀组控制系统的测量回路难免会出现误差，所以会在一次系统 造成直流电流的波动和两个阀组电压的不平衡。

目前常用的有两种控制方法解决上述问题，一种方法是在极的层面上采用逆 变侧定直流电压控制、整流侧定直流电流控制确定触发角，发送给阀组层，两个 阀组采取同步控制的方法，该方法只适用于两阀组设备参数完全一致的系统，对 于两阀组设备参数不一致的系统会产生阀组间电压偏差；

还有一种方法是逆变侧两阀组各自定阀组电压；而对整流侧两阀组各自定直 流电流，所产生的阀组电压不平衡通过增加阀组电压修正的环节来进行校正。

上述两种方法只适用于两阀组电压平衡运行方式，不能满足两阀组电压不平 衡运行方式的控制要求，而随着特高压技术的发展，未来存在着两阀组电压不平 衡运行方式的需求。

本发明提供与上述不同的方法和系统来对特高压直流的电压、电流进行精确 控制，能同时满足高低压阀组电压平衡/不平衡运行的需求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种特高压直流输电电压、电流的控制方法和系统， 能够实现稳定的电压、电流控制，能同时满足高低压阀组电压平衡/不平衡运行 的需要，保证直流系统的安全运行。

本发明实施例提供了一种特高压直流输电电压、电流的控制方法，所述方法 包括：

一极高压和低压阀组双阀组运行时，在逆变侧其中一个阀组采用定极电压控 制方式，控制对象为本极的直流电压，控制目标值为直流电压参考值减去直流线 路压降；另一个阀组采用定阀组电压控制方式，只控制本阀组两端的电压；

在整流侧其中一个阀组采用定极电流的控制方法，控制对象为本极的直流电 流，控制目标值为极直流电流参考值；另一个阀组采用定阀组电压控制方式，只 控制本阀组两端的电压。

当高低压阀组采用电压平衡运行的方式时，整流侧用定阀组电压控制方式的 阀组其电压控制目标值为直流电压参考值的一半，或者为实测的本极直流电压运 行值的一半；逆变侧用定阀组电压控制方式的阀组其电压控制目标值为直流电压 参考值减去直流线路压降后的一半，或者为实测的本极直流电压运行值的一半；

当高低压阀组采用电压不平衡运行的方式时，整流侧用定阀组电压控制方式 的阀组其电压控制目标值为直流电压参考值按设定的不平衡比例折算所得值，或 者为实测的本极直流电压运行值按设定的不平衡比例折算所得值；逆变侧用定阀 组电压控制方式的阀组其电压控制目标值为直流电压参考值减去直流线路压降 后按设定的不平衡比例折算所得值，或者为实测的本极直流电压运行值按设定的 不平衡比例折算所得值；

当直流在某些运行工况下极电流控制从整流侧转移到逆变侧时，原整流侧定 极电流控制的阀组控制方式切换为定极电压方式，控制对象为本极的直流电压， 控制目标值为直流电压参考值，原整流侧中用定阀组电压控制方式的阀组保持原 有控制方式；原逆变侧定极电压控制的阀组控制方式切换为定极电流方式，控制 对象为本极的直流电流，控制目标值为极直流电流参考值，原逆变侧中用定阀组 电压控制方式的阀组保持原有控制方式。

本发明实施例还提供了一种特高压直流输电电压、电流的控制系统，所述系 统包括：

一极高压和低压阀组双阀组运行时，在逆变侧其中一个阀组采用定极电压控 制模块，控制对象为本极的直流电压，控制目标值为直流电压参考值减去直流线 路压降；另一个阀组采用定阀组电压控制模块，只控制本阀组两端的电压；

在整流侧其中一个阀组采用定极电流的控制模块，控制对象为本极的直流电 流，控制目标值为极直流电流参考值；另一个阀组采用定阀组电压控制模块，只 控制本阀组两端的电压。

当高低压阀组采用电压平衡运行的方式时，整流侧用定阀组电压控制模块的 阀组其电压控制目标值为直流电压参考值的一半，或者为实测的本极直流电压运 行值的一半；逆变侧用定阀组电压控制模块的阀组其电压控制目标值为直流电压 参考值减去直流线路压降后的一半，或者为实测的本极直流电压运行值的一半；

当高低压阀组采用电压不平衡运行的方式时，整流侧用定阀组电压控制模块 的阀组其电压控制目标值为直流电压参考值按设定的不平衡比例折算所得值，或 者为实测的本极直流电压运行值按设定的不平衡比例折算所得值；逆变侧用定阀 组电压控制模块的阀组其电压控制目标值为直流电压参考值减去直流线路压降 后按设定的不平衡比例折算所得值，或者为实测的本极直流电压运行值按设定的 不平衡比例折算所得值；

当直流在某些运行工况下极电流控制从整流侧转移到逆变侧时，原整流侧定 极电流控制的阀组控制模块切换为定极电压模块，控制对象为本极的直流电压， 控制目标值为直流电压参考值，原整流侧中用定阀组电压控制模块的阀组保持原 有控制方式；原逆变侧定极电压控制的阀组控制模块切换为定极电流模块，控制 对象为本极的直流电流，控制目标值为极直流电流参考值，原逆变侧中用定阀组 电压控制模块的阀组保持原有控制方式。

本发明的有益效果：采用本发明可以实现特高压直流输电电压电流的精确控 制和稳定，能同时满足高低压阀组电压平衡/不平衡运行的需求，避免直流电流 和两个阀组电压的波动。

附图说明

图1为特高压直流输电系统一次接线与测量信号示意图；

图2特高压直流阀组控制策略示意图；

图3为低压阀组控制方法示意图；

图4为低压阀组控制电压目标值示意图；

图5为高压阀组控制方法示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

附图1是特高压直流输电系统一次接线与测量信号示意图，包括测量信号。

附图2是阀组控制策略示意图，正常一极高压和低压阀组双阀组运行时，在 整流侧控制方法可以采用方式1，高压阀组采用定极电流的控制方法，控制对象 为本极的直流电流；低压阀组采用定阀组电压控制方式，只控制本阀组两端的电 压；或者控制方法可以采用方式2，低压阀组采用定极电流的控制方法，控制对 象为本极的直流电流；高压阀组采用定阀组电压控制方式，只控制本阀组两端的 电压。

在逆变侧控制方法可以采用方式1，高压阀组采用定极电压控制方式，控制 对象为本极的直流电压；低压阀组采用定阀组电压控制方式，只控制本阀组两端 的电压；或者控制方法可以采用方式2，低压阀组采用定极电压控制方式，控制 对象为本极的直流电压；高压阀组采用定阀组电压控制方式，只控制本阀组两端 的电压。

正常一极双阀组运行时，低压阀组采用的定阀组电压控制方式，如图3所示， 以阀组间电压测量信号Udm，与极接地侧电压测量信号Udn差值得到低压阀组电 压值作为电压控制对象，与低压阀组电压控制目标值相减得到电压调节量，然后 按照目前通用的后续处理方法,通过PI控制器调节触发角、触发脉冲控制器产生 触发脉冲，控制低压阀组电压的稳定。

低压阀组电压控制目标值的选择，如图4所示，在高低压阀组采用电压平衡 运行方式下，正常运行时极电流控制在整流侧，选择直流电压参考值的一半作为 整流侧低压阀组的电压控制目标值，直流电压参考值减去直流线路压降的一半作 为逆变侧低压阀组的控制目标值；当直流在某些运行工况下极电流控制转移到逆 变侧，这时整流和逆变侧的低压阀组电压控制目标值，都切换为本极直流电压实 测值的一半。

在高低压阀组采用电压不平衡运行方式下，正常运行时极电流控制在整流 侧，选择直流电压参考值乘以设定的电压不平衡比例，作为整流侧低压阀组的电 压控制目标值，直流电压参考值减去直流线路压降后乘以设定的电压不平衡比 例，作为逆变侧低压阀组的控制目标值；当直流在某些运行工况下极电流控制转 移到逆变侧，这时整流和逆变侧的低压阀组电压控制目标值，都切换为本极直流 电压实测值乘以设定的电压不平衡比例所得值。

正常一极双阀组运行时，高压阀组采用的定极电压或极电流控制方式，如图 5所示，直流正常运行极电流控制在整流侧时，整流侧高压阀组采用定极电流的 控制方式，逆变侧高压阀组采用定极电压的控制方式；当直流在某些运行工况下 极电流控制转移到逆变侧时，整流侧高压阀组采用定极电压的控制方式，逆变侧 高压阀组采用定极电流的控制方式。

实测的极电流Id与电流参考值IO的差值作为定极电流控制的调节量；极实 测电压与极目标电压值的差值作为定极电压控制的调节量，整流侧极目标电压值 为设定的直流电压参考值，逆变侧极目标电压值为设定的直流电压参考值减去线 路压降。

本发明还提供一种特高压直流输电系统的电压、电流控制系统，所述系统包 括逆变侧和整流测，其中逆变侧和整流测各包括高压阀组和低压阀组，且双阀组 运行，(1)所述逆变侧其中一个阀组采用定极电压控制模块，控制对象为本极 的直流电压，控制目标值为直流电压参考值减去直流线路压降；另一个阀组采用 定阀组电压控制模块，只控制本阀组两端的电压；和/或(2)在整流侧其中一个 阀组采用定极电流的控制模块，控制对象为本极的直流电流，控制目标值为极直 流电流参考值；另一个阀组采用定阀组电压控制模块，只控制本阀组两端的电压。

可以通过本系统实现前述所有方法实施例。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围， 凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本 发明保护范围之内。