基于海上风电送出系统的电流故障控制方法、装置、终端设备和存储介质与流程

本发明涉及电流故障控制，尤其涉及一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法、装置、终端设备和存储介质。

背景技术：

1、桥模块化多电平换流器(hb-mmc)作为海上风电送出系统的柔性直流输电工程中关键设备之一，可以实现对海上风电送出系统的协调控制，在海上风电送出系统发生短路故障或电流故障时，故障电流会迅速上升，如果不加以控制，其中的交流分量可能会加剧故障电流的波动，对系统造成更大的冲击。在检测到电流发生故障后，常通过调整换流器的开关状态，将故障区域与系统隔离，而在故障隔离期间，为了防止故障电流进一步扩大，需要对海上风电送出系统对应的交流侧的交流相电压进行控制。通过控制交流侧的交流相电压，可以间接影响交流侧的电流，从而实现对故障电流的有效控制。

2、但是现有技术在故障隔离期间对故障电流进行控制时，常基于传统的电流电压双闭环控制方式对交流侧的电压进行控制，而且仅基于固定的参考交流相电压与交流侧实际的交流相电压之间作差从而调整交流侧的电压和电流，则无法快速限制系统的无功输出，使得系统电压波动增大，无法快速响应和控制故障电流，导致海上风电送出系统的安全稳定性较低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法、装置、终端设备和存储介质，可以在故障期间迅速限制系统的无功输出，减小系统电压的波动，以使p i控制器根据这些电压差值进行精准地调节输出q轴和d轴的电流参考值，可以降低故障电流对系统的冲击，能有效解决现有技术中由于无法快速限制系统的无功输出，导致系统电压波动增大，无法快速响应和控制故障电流，系统安全稳定性较低的问题。

2、本发明一实施例提供了一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法，包括：

3、获取海上风电送出系统当前时刻所对应的直流电流；

4、在判定所述直流电流大于预设电流阈值时，将q轴参考电压设置为零；

5、重复执行如下故障控制操作，直至海上风电送出系统所对应的交流相电压为直流电压的一半：

6、获取交流侧当前所对应的交流相电压，继而对交流相电压进行同步旋转坐标变换后，生成q轴实际电压分量以及d轴实际电压分量；

7、按预设电压步长增加q轴参考电压，生成更新后的q轴参考电压；

8、将更新后的q轴参考电压与q轴实际电压分量之间的第一电压差值以及d轴参考电压与d轴实际电压分量之间的第二电压差值分别输入到第一p i控制器中，以使第一p i控制器根据各个电压差值进行比例和积分调节，并输出q轴电流参考值与d轴电流参考值；

9、将所述q轴电流参考值与所述d轴电流参考值分别输入到电流内环中，以使所述电流内环根据q轴电流参考值、d轴电流参考值以及交流侧当前所对应的实际电流值，输出q轴电压信号值和d轴电压信号值；

10、将d轴电压信号和q轴电压信号进行同步旋转坐标变换，生成电压参考信号；继而将所述电压参考信号进行pwm调制，生成pwm调制参考信号；其中，所述pwm调制参考信号用于控制驱动开关器件的输出电压和输出电流。

11、优选地，在将q轴参考电压设置为零之前，还包括：

12、将所述直流电流与额定直流电流进行作差，生成电流偏差量；

13、将所述电流偏差量输入到第二p i控制器中，以使所述第二p i控制器根据所述电流偏差量进行比例和积分调节，并输出电压控制信号；

14、根据所述电压控制信号，调整直流电源或逆变器的电压。

15、优选地，在判定所述直流电流大于预设电流阈值时，还包括：

16、获取所述直流电流中的实际直流分量；

17、将所述实际直流分量减去额定直流电流，得到直流分量的偏差量；

18、将所述直流分量的偏差量输入到第三p i控制器中，以使所述第三p i控制器输出电压偏差值；

19、将直流侧当前的直流信号中的直流电压减去所述电压偏差值，生成直流参考信号；

20、根据所述直流参考信号生成用于调整直流侧电压的pwm直流参考信号。

21、优选地，所述获取海上风电送出系统当前时刻所对应的直流电流，包括：

22、获取海上风电送出系统的直流电抗器的电压变化率；

23、在判定所述电压变化率大于预设变化率范围时，获取系统的电压波动幅度；

24、在判定所述电压波动幅度小于预设最低电压点时，将直流电抗器所在的线路标记为故障线路；

25、获取所述故障线路当前时刻所对应的直流电流。

26、优选地，在将q轴参考电压设置为零之前，还包括：

27、将所述故障线路中的陆上换流器直流侧的直流断路器断开；

28、判断所述故障线路中直流电压是否小于预设直流电压值；

29、若是，则将所述故障线路中的海上换流器交流侧的交流断路器断开。

30、优选地，还包括：

31、在判定故障线路中的海上换流器闭锁且交流断路器闭合时，且交流侧的电压低于预设电压阈值时，则将海上换流器对应的直流电流值作为电流动态限制器的上限值；

32、在判定故障线路中的海上换流器闭锁且交流断路器断开时，获取交流侧的实时电压；

33、将所述实时电压与预设电压参考值进行比较，根据比较结果调整海上换流器的无功补偿装置的投入量，以实现交流侧电压的闭环控制。

34、优选地，还包括：

35、将故障线路中海上换流器直流侧的直流电压与海上风电送出系统中的其他线路的直流电压进行比对；

36、在判定比对结果为电压相等时，将故障线路中的陆上换流器直流侧的直流断路器闭合，继而将海上换流器交流侧的交流断路器闭合。

37、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例。

38、本发明一实施例提供了一种基于海上风电送出系统的电流故障控制装置，适用于海上风电送出系统；

39、所述电流故障控制装置，包括：直流电流获取模块、参考电压设置模块以及故障控制操作模块；

40、所述直流电流获取模块，用于获取海上风电送出系统当前时刻所对应的直流电流；

41、所述参考电压设置模块，用于在判定所述直流电流大于预设电流阈值时，将q轴参考电压设置为零；

42、所述故障控制操作模块，用于重复执行如下故障控制操作，直至海上风电送出系统所对应的交流相电压为直流电压的一半：

43、获取交流侧当前所对应的交流相电压，继而对交流相电压进行同步旋转坐标变换后，生成q轴实际电压分量以及d轴实际电压分量；

44、按预设电压步长增加q轴参考电压，生成更新后的q轴参考电压；

45、将更新后的q轴参考电压与q轴实际电压分量之间的第一电压差值以及d轴参考电压与d轴实际电压分量之间的第二电压差值分别输入到第一p i控制器中，以使第一p i控制器根据各个电压差值进行比例和积分调节，并输出q轴电流参考值与d轴电流参考值；

46、将所述q轴电流参考值与所述d轴电流参考值分别输入到电流内环中，以使所述电流内环根据q轴电流参考值、d轴电流参考值以及交流侧当前所对应的实际电流值，输出q轴电压信号值和d轴电压信号值；

47、将d轴电压信号和q轴电压信号进行同步旋转坐标变换，生成电压参考信号；继而将所述电压参考信号进行pwm调制，生成pwm调制参考信号；其中，所述pwm调制参考信号用于控制驱动开关器件的输出电压和输出电流。

48、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了终端设备项实施例。

49、本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法。

50、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了存储介质项实施例。

51、本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法。

52、通过实施本发明具有如下有益效果：

53、本发明实施例提供了一种基于海上风电送出系统的电流故障控制方法、装置、终端设备和存储介质，本发明可以实时监测海上风电送出系统的直流电流，当直流电流超过预设的电流阈值时，则将q轴(无功轴)的参考电压设置为零，从而可以在故障期间迅速限制系统的无功输出，减小系统电压的波动，并且在每次进行调整电压和电流的故障控制过程中，通过不断地获取交流侧当前所对应的交流相电压，并进行同步旋转坐标变换，生成q轴和d轴(有功轴)的实际电压分量，还按预设的电压步长逐渐增加q轴参考电压，从而可以使得每次都可以根据已作预设步长调整的q轴参考电压来得到与q轴实际电压分量之间的第一电压差值，以及d轴参考电压与d轴实际电压分量之间第二电压差值时，可以使p i控制器根据这些电压差值进行精准地调节输出q轴和d轴的电流参考值，可以降低故障电流对系统的冲击，确保系统能够迅速恢复正常运行状态。并且基于pi控制器的输出，还可以使得电流内环能够根据当前的电流状态和参考值，得到q轴电压信号值和d轴电压信号值，并进行同步旋转坐标变换，生成电压参考信号，从而可以对该电压参考信号进行pwm调制后生成用于控制驱动开关器件的输出电压和输出电流的pwm调制参考信号，即可以将电压参考信号转换为驱动开关器件的控制信号，从而实现对输出电压和电流的直接控制，从而更有效地快速响应和控制故障电流。与现有技术相比，本发明可以有效地限制系统的无功输出以及减小系统电压波动，并快速响应和控制故障电流，则提高了海上风电送出系统的安全稳定性。