换流器的直流故障控制方法及装置

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种换流器的直流故障控制方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

对于全半桥混合的模块化多电平换流器，可以在直流系统发生故障后实现直流故障穿越，适用于长距离架空线柔性直流输电系统。目前，对全半桥混合的模块化多电平换流器的直流故障穿越控制方法进行了大量的研究，全半桥混合换流器在直流系统故障后依然从交流系统吸收或者发出有功功率，直流故障检测期间从交流系统吸收能量的多少直接取决于直流故障的检测判别时间，且目前的直流故障穿越策略也会导致全桥模块的电压相比半桥模块较高，使得全桥模块承受更高的运行过电压应力。

对于常规直流输电而言，在低压限流环节，可以降低直流线路故障后的直流电流。目前的低压限流环节主要还是在限制直流电流的幅值，而对于柔性直流换流器，其自身具备能量存储能力且控制灵活性高，仅限制直流电流可降低直流故障电流，然而，在换流器的直流故障发生到检测期间，换流器仍会持续吸收或者发出能量，使得模块电压升高或者降低，无法有效维持换流器的内在能量平衡。

发明内容

本发明实施例提供一种换流器的直流故障控制方法，用以解决换流器在直流故障下，由于直流故障检测延迟，无法有效维持换流器的内在能量平衡问题，该方法包括：

获取换流器的实时直流电压；

在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；

在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。

本发明实施例还提供一种换流器的直流故障控制装置，用以解决换流器在直流故障下，由于直流故障检测延迟，无法有效维持换流器的内在能量平衡问题，该装置包括：

电压获取模块，用于获取换流器的实时直流电压；

调整模块，用于在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；

控制模块，用于在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例中，通过获取换流器的实时直流电压；在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。这样，可以在直流故障发生到检测到直流故障之前，根据换流器的实时直流电压的变化，对换流器的直流电流及交流有功电流进行抑制，从而实现自动降低换流器交流侧与直流侧的功率偏差，使得换流器能量变化减少，有利于维持换流器的内在能量平衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的换流器的直流故障控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的在检测到换流器的直流故障之前，根据实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的换流器的直流故障控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的换流器的调整模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

现有技术方案没有考虑在换流器的直流故障发生到检测到故障期间，换流器自身与交流系统交换的有功功率不平衡，可能导致的换流器能量及模块电压较大的波动问题，基于此，本发明实施例提出一种换流器的直流故障控制方法，该方法主要是对具备直流故障穿越能力的换流器的直流故障控制。

图1为本发明实施例中换流器的直流故障控制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：获取换流器的实时直流电压；

步骤102：在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；

步骤103：在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。

本发明实施例中，通过获取换流器的实时直流电压；在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。这样，可以在直流故障发生到检测到直流故障之前，根据换流器的实时直流电压的变化，对换流器的直流电流及交流有功电流进行抑制，从而实现自动降低换流器交流侧与直流侧的功率偏差，使得换流器能量变化减少，有利于维持换流器的内在能量平衡。

在上述步骤101中，可以获取控制系统下发的换流器的直流端间电压测量值，即实时直流电压。

在上述步骤102中，在检测到换流器的直流故障之前，可以根据换流器的实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值。

在一个实施例中，上述步骤102，具体可以包括：

在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压的绝对值，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值。

具体实施时，在换流器的直流故障发生到检测到故障期间，可以根据换流器的实时直流电压的绝对值，对换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值进行调整。

在一个实施例中，如图2所示，上述步骤102，具体还可以包括：

步骤201：在所述实时直流电压的绝对值大于预设第一阈值的情况下，设置换流器的直流电流的控制参考值的限幅值为第一数值，设置交流有功电流的控制参考值的限幅值为第二数值；

步骤202：在所述实时直流电压的绝对值小于预设第二阈值的情况下，设置换流器的直流电流的控制参考值的限幅值为第三数值，设置交流有功电流的控制参考值的限幅值为第四数值；

步骤203：在所述实时直流电压的绝对值大于等于第二阈值，且小于等于第一阈值的情况下，根据所述实时直流电压的绝对值和预设的第一关联关系，确定换流器的直流电流的控制参考值的限幅值；根据所述实时直流电压的绝对值和预设的第二关联关系，确定换流器的交流有功电流的控制参考值的限幅值；所述第一关联关系用于表示直流电压的绝对值与直流电流的控制参考值的限幅值的关联关系，所述第二关联关系用于表示直流电压的绝对值与交流有功电流的控制参考值的限幅值的关联关系。

具体实施时，上述步骤201中，在实时直流电压的绝对值大于预设第一阈值时，可以将换流器的直流电流的控制参考值的限幅值设置为第一数值，将交流有功电流的控制参考值的限幅值设置为第二数值，并保持第一数值和第二数值不变。

具体实施时，上述步骤202中，在实时直流电压的绝对值小于预设第二阈值时，可以将换流器的直流电流的控制参考值的限幅值设置为第三数值，将交流有功电流的控制参考值的限幅值设置为第四数值，并保持第三数值和第四数值不变。其中，第三数值和第四数值的选取在考虑系统损耗的同时需额外考虑一定的裕量，一般不小于0.02pu。

具体实施时，上述步骤203中，在实时直流电压的绝对值大于等于第二阈值，且小于等于第一阈值时，可以根据预设的第一关联关系，确定换流器的直流电流的控制参考值的限幅值；可以根据预设的第二关联关系，确定换流器的交流有功电流的控制参考值的限幅值。

其中，第一关联关系可以用于表示直流电压的绝对值与直流电流的控制参考值的限幅值的关联关系，第二关联关系可以用于表示直流电压的绝对值与交流有功电流的控制参考值的限幅值的关联关系。

需要说明的是，第一关联关系可以根据实时直流电压的绝对值、第一阈值、第二阈值、第一数值和第三数值来确定。第二关联关系可以根据实时直流电压的绝对值、第一阈值、第二阈值、第二数值和第四数值来确定。

在一个实施例中，可以通过如下表达式调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值：

其中，Udc为实时直流电压的绝对值；Uset1为第一阈值；Uset2为第二阈值；ldc

在一个实施例中，可以通过如下表达式调整换流器的交流有功电流的控制参考值的限幅值：

其中，Udc为实时直流电压的绝对值；Uset1为第一阈值；Uset2为第二阈值；ld

具体实施时，在实时直流电压的绝对值大于预设第一阈值时，即Udc＞Uset1，直流电流的控制参考值的限幅值ldc

具体实施时，在实时直流电压的绝对值大于等于第二阈值，且小于等于第一阈值时，即Uset2≤Udc≤Uset1，随着实时直流电压的绝对值的增大，不断减小直流电流的控制参考值的限幅值ldc

具体实施时，在实时直流电压的绝对值小于预设第二阈值时，即Udc＜Uset2，控制直流电流的控制参考值的限幅值ldc

这样，基于换流器的实时直流电压的绝对值，大小分段式控制换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值，可以实现在兼容换流器稳定运行的同时，有效调节及降低换流器直流系统故障下交流侧与直流侧的功率偏差，更有利于换流器的自身能量与子模块电容电压平衡及有效降低换流器的运行过电压水平。

在上述步骤103中，在检测到换流器的直流故障时，可以控制换流器进行直流故障穿越处理。

具体实施时，在检测到换流器的直流故障，进入直流故障穿越控制时，控制换流器直流电流，将其直流电流的控制参考值设置为零；控制换流器自身存储的能量以平衡交流侧有功功率，将存储能量参考值设置为一额定值。

这样，上述换流器的直流故障控制方法以换流器能量平衡为基础，依托换流器直流电压的绝对值自适应调节直流电流及交流侧有功电流的控制输出限幅值，即基于直流电压的绝对值自适应调整直流电流及交流侧有功电流的控制参考值，可以实现在基于仅采用直流电流自适应控制的基础上，进一步考虑到换流器自身子模块储存能量的自平衡，在检测到换流器的直流故障之前，在限制直流短路电流的同时亦可自主的限制换流器在直流故障发生至故障检测阶段与交流系统交互的有功功率，有助于维持换流器在直流系统故障后的换流器自身的能量平衡，降低由于直流系统故障导致换流器子模块功率不平衡，进而导致的子模块电压波动。

本发明实施例中还提供了一种换流器的直流故障控制装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与换流器的直流故障控制方法相似，因此该装置的实施可以参见换流器的直流故障控制方法的实施，重复之处不再赘述。

图3为本发明实施例中换流器的直流故障控制装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：

电压获取模块301，用于获取换流器的实时直流电压；

调整模块302，用于在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；

控制模块303，用于在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。

在一个实施例中，调整模块302，具体可以用于：

在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压的绝对值，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值。

在一个实施例中，如图4所示，调整模块302，可以包括：

第一调整单元3021，用于在所述实时直流电压的绝对值大于预设第一阈值的情况下，设置换流器的直流电流的控制参考值的限幅值为第一数值，设置交流有功电流的控制参考值的限幅值为第二数值；

第二调整单元3022，用于在所述实时直流电压的绝对值小于预设第二阈值的情况下，设置换流器的直流电流的控制参考值的限幅值为第三数值，设置交流有功电流的控制参考值的限幅值为第四数值；

第三调整单元3023，用于在所述实时直流电压的绝对值大于等于第二阈值，且小于等于第一阈值的情况下，根据所述实时直流电压的绝对值和预设的第一关联关系，确定换流器的直流电流的控制参考值的限幅值；根据所述实时直流电压的绝对值和预设的第二关联关系，确定换流器的交流有功电流的控制参考值的限幅值；所述第一关联关系用于表示直流电压的绝对值与直流电流的控制参考值的限幅值的关联关系，所述第二关联关系用于表示直流电压的绝对值与交流有功电流的控制参考值的限幅值的关联关系。

在一个实施例中，调整模块302，还可以用于：

通过如下表达式调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值：

其中，Udc为实时直流电压的绝对值；Uset1为第一阈值；Uset2为第二阈值；ldc

在一个实施例中，调整模块302，还可以用于：

通过如下表达式调整换流器的交流有功电流的控制参考值的限幅值：

其中，Udc为实时直流电压的绝对值；Uset1为第一阈值；Uset2为第二阈值；ld

基于前述发明构思，如图5所示，本发明还提出了一种计算机设备500，包括存储器510、处理器520及存储在存储器510上并可在处理器520上运行的计算机程序530，所述处理器520执行所述计算机程序530时实现前述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述换流器的直流故障控制方法。

本发明实施例中，通过获取换流器的实时直流电压；在检测到所述换流器的直流故障之前，根据所述实时直流电压，调整换流器的直流电流的控制参考值的限幅值和交流有功电流的控制参考值的限幅值；在检测到所述换流器的直流故障后，控制所述换流器进行直流故障穿越处理。这样，可以在直流故障发生到检测到直流故障之前，根据换流器的实时直流电压的变化，对换流器的直流电流及交流有功电流进行抑制，从而实现自动降低换流器交流侧与直流侧的功率偏差，使得换流器能量变化减少，有利于维持换流器的内在能量平衡。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。