一种自适应的柔性直流黑启动控制方法和相关装置与流程

1.本技术涉及柔性直流输电领域，尤其涉及一种自适应的柔性直流黑启动控制方法和相关装置。

背景技术：

2.随着电网输电技术的发展，出现了多种输电技术，柔性直流输电技术是其中一种输电技术，且应用较为广泛。
3.如图1所示，柔性直流采用的是基于igbt等全控器件的换流器，导致柔性直流比常规直流输电系统更加灵活可控，并且可以不依赖电网进行换相，可向孤岛电网供电，具备电网黑启动供电能力。
4.黑启动是电网停电后自愈的一种重要方式，现有柔性直流黑启动控制方法易引发谐振问题，如高频谐振等。因此，提供一种自适应的柔性直流黑启动控制方法，以避免柔性直流输电系统在黑启动过程产生高频谐振，威胁设备及电网安全运行，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制方法和相关装置，可以有效避免柔性直流输电系统在黑启动过程产生高频谐振，从而解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。
6.本技术第一方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制方法，包括：
7.实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，所述预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；
8.判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；
9.基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。
10.可选地，实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，具体包括：
11.实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；
12.利用所述母线电压和所述母线电流，计算所述预设交流母线对应的有功功率。
13.可选地，判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，具体包括：
14.确定所述直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；
15.确定所述直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；
16.判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则将所述第二电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，
则将所述第一电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。
17.可选地，基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号，具体包括：
18.基于内环控制器，生成所述目标电流参考值对应的目标电压参考值；
19.利用所述目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。
20.本技术第二方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制装置，包括：
21.确定单元，用于实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，所述预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；
22.判断单元，用于判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；
23.生成单元，用于基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。
24.可选地，所述确定单元具体包括：
25.采集子单元，用于实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；
26.计算子单元，用于利用所述母线电压和所述母线电流，计算所述预设交流母线对应的有功功率。
27.可选地，所述判断单元具体包括：
28.第一确定子单元，用于确定所述直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；
29.第二确定子单元，用于确定所述直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；
30.判断子单元，用于判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则将所述第二电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则将所述第一电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。
31.可选地，所述生成单元具体包括：
32.第一生成子单元，用于基于内环控制器，生成所述目标电流参考值对应的目标电压参考值；
33.第二生成子单元，用于利用所述目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。
34.本技术第三方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制设备，包括处理器以及存储器；
35.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
36.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行任一种第一方面所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法。
37.本技术第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行任一种第一方面所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法。
38.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
39.本技术中自适应的柔性直流黑启动控制方法包括：实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；基于目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。
40.本技术中，为了降低柔性直流输电系统黑启动时的高频谐振，以交流母线的母线电压和有功功率作为判据，在二者未大于对应参考值的前提下，通过开环控制确定外环控制的目标电流参考值，在二者均大于对应参考值时，通过闭环控制确定外环控制的目标电流参考值，自动判断柔性直流输电系统在带负荷以及不带负荷工况下的黑启动控制，实现交流电压控制的开环和闭环自适应切换，避免高频谐振风险，解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
42.图1为柔性直流输电系统的结构示意图；
43.图2为本技术实施例中一种自适应的柔性直流黑启动控制方法的实施例的流程示意图；
44.图3为本技术实施例中有功功率的计算示意图；
45.图4为本技术实施例中直流输电系统的外环交流电压在开环控制时的控制示意图；
46.图5为本技术实施例中直流输电系统的外环交流电压在闭环控制时的控制示意图；
47.图6为本技术实施例中直流输电系统的外环控制的目标电流参考值的计算示意图一；
48.图7为本技术实施例中直流输电系统的外环控制的目标电流参考值的计算示意图二；
49.图8为本技术实施例中内环控制器的结构示意图；
50.图9为本技术实施例中一种自适应的柔性直流黑启动控制装置的结构示意图。
具体实施方式
51.本技术实施例提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制方法和相关装置，解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。
52.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
53.本技术实施例第一方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制方法的实施例。
54.请参阅图2，本技术实施例中一种自适应的柔性直流黑启动控制方法的实施例的流程示意图。
55.本实施例中自适应的柔性直流黑启动控制方法包括：
56.步骤201、实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线。
57.可以理解的是，如图2所示，本实施例中负荷侧的换流器即图中的换流器2，即步骤201为确定换流器2所连接的交流母线对应的母线电压和有功功率。
58.具体地，实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，具体包括：
59.实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；
60.利用母线电压和母线电流，计算预设交流母线对应的有功功率。
61.需要说明的是，在利用母线电压和母线电流计算有功功率时，首先需要对母线电压和母线电流进行派克变换(又称dq变换)，即将采集到的母线电压uga、ugb和ugc进行图3中左边结构所示的派克变化后得到电压ud和uq，与此同时将采集到的母线电流iga、igb和igc进行图3中中间结构所示的派克变换后得到电流id和iq，然后再利用电压ud、uq、id和iq基于图3中的右边结构计算预设交流母线对应的有功功率ps。
62.步骤202、判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。
63.为降低柔性直流输电系统黑启动时的高频谐振，本实施例中以交流母线的母线电压和有功功率作为判据，在二者未大于对应参考值的前提下，通过开环控制确定外环控制的目标电流参考值，在二者均大于对应参考值时，通过闭环控制确定外环控制的目标电流参考值，自动判断柔性直流输电系统在带负荷以及不带负荷工况下的黑启动控制。
64.故，本实施例中判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，具体包括：
65.确定直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；
66.确定直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；
67.判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则将第二电流参考值作为直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则将第一电流参考值作为直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。
68.当母线电压(即图中的ugrms，其中rms表示有效值，ugrms表示母线电压的有效值)和有功功率(即图3和图6、图7中的ps)不是都大于对应参考值时，柔性直流输电系统黑启动处于未带负荷阶段，存在较大高频谐振风险，基于开环控制以及频率控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，如图4所示为直流输电系统的外环交流电压在开环控制时的控制示意图，通过柔性直流输电系统的外环交流电压控制以及频率控制，产生第一电流参考值(也即此时的目标电流参考值)idref1和iqref1。开环控制在未带负荷时，能实现控制电压目标的同时，减少由于闭环控制增加的控制系统链路延时。
69.当母线电压和有功功率都大于对应参考值时，柔性直流输电系统黑启动进入带负荷阶段，此时可转入如图5所示的闭环控制，基于闭环控制产生外环控制的第二电流参考值(也即此时的目标电流参考值)idref2和iqref2。
70.借助如图6和图7所示的交流电压开环控制及闭环控制选择控制器，通过对交流母线的母线电压和有功功率的判断，实现外环控制的目标电流参考值自动选择。
71.步骤203、基于目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。
72.可以理解的是，基于目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号，具体包括：
73.基于内环控制器，生成目标电流参考值对应的目标电压参考值；
74.利用目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。
75.具体地，本实施例中经过如图8所示的内环控制器，产生dq轴的目标电压参考值udref和uqref，最后经过dq轴反变换环节，产生控制阀侧电压的调制波参考值，并给下一级换流阀控制产生脉冲触发信号(即黑启动过程中的脉冲触发信号)。
76.本实施例中，为了降低柔性直流输电系统黑启动时的高频谐振，以交流母线的母线电压和有功功率作为判据，在二者未大于对应参考值的前提下，通过开环控制确定外环控制的目标电流参考值，在二者均大于对应参考值时，通过闭环控制确定外环控制的目标电流参考值，自动判断柔性直流输电系统在带负荷以及不带负荷工况下的黑启动控制，实现交流电压控制的开环和闭环自适应切换，避免高频谐振风险，解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。
77.本技术实施例第二方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制装置的实施例。
78.请参阅图9，本技术实施例中一种自适应的柔性直流黑启动控制装置的结构示意图。
79.本实施例中的一种自适应的柔性直流黑启动控制装置包括：
80.确定单元，用于实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；
81.判断单元，用于判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；
82.生成单元，用于基于目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。
83.可选地，确定单元具体包括：
84.采集子单元，用于实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；
85.计算子单元，用于利用母线电压和母线电流，计算预设交流母线对应的有功功率。
86.可选地，判断单元具体包括：
87.第一确定子单元，用于确定直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；
88.第二确定子单元，用于确定直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；
89.判断子单元，用于判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参
考值，若是，则将第二电流参考值作为直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则将第一电流参考值作为直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。
90.可选地，生成单元具体包括：
91.第一生成子单元，用于基于内环控制器，生成目标电流参考值对应的目标电压参考值；
92.第二生成子单元，用于利用目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。
93.本实施例中，为了降低柔性直流输电系统黑启动时的高频谐振，以交流母线的母线电压和有功功率作为判据，在二者未大于对应参考值的前提下，通过开环控制确定外环控制的目标电流参考值，在二者均大于对应参考值时，通过闭环控制确定外环控制的目标电流参考值，自动判断柔性直流输电系统在带负荷以及不带负荷工况下的黑启动控制，实现交流电压控制的开环和闭环自适应切换，避免高频谐振风险，解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。
94.本技术实施例第三方面提供了一种自适应的柔性直流黑启动控制设备的实施例。
95.一种自适应的柔性直流黑启动控制设备，包括处理器以及存储器；存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行第一方面的自适应的柔性直流黑启动控制方法。
96.本技术实施例第四方面提供了一种存储介质的实施例。
97.一种存储介质，存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行第一方面的自适应的柔性直流黑启动控制方法。
98.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
99.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个待安装电网网络，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
100.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
101.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
102.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全
部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
103.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种自适应的柔性直流黑启动控制方法，其特征在于，包括：实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，所述预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。2.根据权利要求1所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法，其特征在于，实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，具体包括：实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；利用所述母线电压和所述母线电流，计算所述预设交流母线对应的有功功率。3.根据权利要求1所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法，其特征在于，判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，具体包括：确定所述直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；确定所述直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则将所述第二电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则将所述第一电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。4.根据权利要求1所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法，其特征在于，基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号，具体包括：基于内环控制器，生成所述目标电流参考值对应的目标电压参考值；利用所述目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。5.一种自适应的柔性直流黑启动控制装置，其特征在于，包括：确定单元，用于实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，所述预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；判断单元，用于判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；生成单元，用于基于所述目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。6.根据权利要求5所述的自适应的柔性直流黑启动控制装置，其特征在于，所述确定单元具体包括：采集子单元，用于实时采集预设交流母线对应的母线电压和母线电流；计算子单元，用于利用所述母线电压和所述母线电流，计算所述预设交流母线对应的有功功率。7.根据权利要求5所述的自适应的柔性直流黑启动控制装置，其特征在于，所述判断单元具体包括：
第一确定子单元，用于确定所述直流输电系统的外环交流电压在开环控制下的第一电流参考值；第二确定子单元，用于确定所述直流输电系统的外环交流电压在闭环控制下的第二电流参考值；判断子单元，用于判断所述母线电压是否大于电压参考值且所述有功功率是否大于功率参考值，若是，则将所述第二电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则将所述第一电流参考值作为所述直流输电系统的外环控制的目标电流参考值。8.根据权利要求5所述的自适应的柔性直流黑启动控制装置，其特征在于，所述生成单元具体包括：第一生成子单元，用于基于内环控制器，生成所述目标电流参考值对应的目标电压参考值；第二生成子单元，用于利用所述目标电压参考值，生成控制阀侧电压的调制波参考值和黑启动过程中的脉冲触发信号。9.一种自适应的柔性直流黑启动控制设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1至4中任一项所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法。10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1至4中任一项所述的自适应的柔性直流黑启动控制方法。

技术总结

本申请公开了一种自适应的柔性直流黑启动控制方法和相关装置，方法包括：实时确定预设交流母线对应的母线电压和有功功率，预设交流母线为直流输电系统中负荷侧的换流器所连接的交流母线；判断母线电压是否大于电压参考值且有功功率是否大于功率参考值，若是，则基于闭环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值，若否，则基于开环控制确定直流输电系统的外环控制的目标电流参考值；基于目标电流参考值，生成黑启动过程中的脉冲触发信号。解决了现有柔性直流黑启动控制方法易引发高频谐振的技术问题。高频谐振的技术问题。高频谐振的技术问题。