一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法。在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压的控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制；为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制。本发明专利技术的有益效果是：对于混合直流输电系统任意一端换流站的交流侧故障，整流站和各逆变站各自采取相应的动作(分散控制)来协调各站间的功率分配，并控制直流电压电流稳定，无直压过压、低压过调制风险。本发明专利技术处理交流故障无需快速站间通信，控制器结构简单、参数整定方便，方便用于工程实践。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于电网换相换流器LCC和模块化多电平电压源换流器MMC的混合直流输电系统，属于高压输电

技术介绍
基于电网换相换流器(LCC：Line Commutated Converter)的传统直流输电技术具有技术成熟、成本低、过负荷能量强等优点，但也存在换相失败、谐波含量大、需无功补偿等问题；基于模块化多电平电压源换流器(MMC：ModularMulti-level Converter)的柔性直流输电技术，能够独立调节有功无功功率，具有优越的可控性和灵活性，是解决受端电网薄弱、无源电网受电的有效途径，然而柔性直流技术成本高、损耗大、控制复杂。多端直流输电系统是指在同一直流网架下，含有两个以上换流站的直流输电系统。其显著的特点是能够实现多电源供电多落点受电，作为一种更灵活、快捷的输电方式，在新能源并网、构筑城市直流配电网等领域具有广阔的应用前景。一种混合多端直流输电系统拓扑结构，其包括一个12脉动整流站LCC和两个及以上逆变站MMC，因柔性直流具有响应速度快，控制精度高等优势，通常选用一个逆变站MMC定直流电压控制，12脉动整流站LCC和其余逆变站MMC选用定直流电流控制。对于上述混合多端直流输电系统的控制策略，其控制系统存在如下技术问题：当12脉动整流站LCC的交流系统发生故障，且整流站LCC的整流能力小于所有逆变站MMC传输功率和时，直流电压会持续下降，过低的直流电压会导致柔性直流系统过调制，控制效果变差，向交流系统输送谐波；当选用定直流电压逆变站MMC的交流系统发生故障，且逆变站MMC1的输送功率能力被严重限制时，直流电压将会持续上升，造成柔性直流存在模块电容过压击穿的风险。因此本专利技术提出了一种混合多端直流输电系统在交流侧故障的控制方法，混合直流系统中任意换流站侧的交流系统出现暂时性交流故障时，混合多端直流输电系统采用本专利技术的技术方案既没有过压击穿危险，也不会因为直流电压过低而过调制甚至崩溃，能够平稳完成故障穿越，并能够在故障后迅速恢复到故障前状
态。本方法采用就地控制手段，无需快速通讯，能够有效保障控制的可靠性并且造价低。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，以便使混合多端直流输电系统能够平稳完成交流故障穿越，确保多端混合直流系统无直压过压、低压过调制风险。本专利技术具体采用以下技术方案：一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，所述混合多端直流输电系统包括多端换流站，即一个整流站LCC和至少两个逆变站MMC，所述整流站LCC用于将交流侧电能整流为直流电能并将其传送到直流传输线，所述逆变站MMC用于将所述的直流线路的电能逆变为交流电能并注入各自对应的交流电网；其特征在于：在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制，设置最高直压控制的直流电压参考值，为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制，设置低压限流控制参数。本专利技术的交流侧故障穿越控制方法包括以下步骤：步骤1：在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制，为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制；步骤2：设置整流站LCC最高直压控制的直流电压参考值；步骤3：设置定直流电流控制的逆变站MMC的低压限流控制参数：直流电压在正常运行范围时，直流电流参考值保持不变，直流电压低于预设的正常运行范围且高于最低直流电压时，直流电流参考值与直流电压呈线性关系，直流电压等于或低于最低直流电压时，直流电流参考值为0；步骤4：混合多端直流输电系统正常运行，整流站LCC发生交流侧故障，进入步骤5；选用定直流电压控制的逆变站MMC发生交流侧故障，进入步骤6；选用定直流电流控制的逆变站MMC发生交流侧故障，进入步骤7：步骤5：在整流侧交流故障时，混合多端直流输电系统通过整流站LCC定
直流电流控制减小整流站LCC的触发角、选用定直流电压控制逆变站MMC的定直流电压控制减小选用定直流电压控制逆变站MMC的逆变功率，以及选用定直流电流控制的逆变站MMC将根据低压限流控制参数减小定直流电流控制的直流电流参考值，稳定直流电压，然后进入步骤8；步骤6：在选用定直流电压控制的逆变站MMC发生轻微交流故障时，混合多端直流输电系统通过定直流电压控制逆变站MMC的定直流电压控制以及整流站LCC的最高直压控制增大整流站LCC定直流电流控制的触发角最小限幅来稳定直流电压，然后进入步骤8；步骤7：在其余选用定直流电流控制的逆变站MMC交流侧发生交流故障时，混合多端直流输电系统通过选用定直流电流控制的逆变站MMC的定直流电流控制以及选用定直流电压控制的逆变站MMC的定直流电压控制来稳定直流电压，然后进入步骤8；步骤8：当整流侧或逆变侧交流故障被清除后，各换流站将恢复原正常运行控制策略，即整流站LCC采用定直流电流控制、一个逆变站MMC采用定直流电压控制，其余逆变站MMC采用定直流电流控制，混合多端直流输电系统正常稳定运行。本专利技术优选包括以下方案在步骤5中，包括以下具体内容：(1)混合多端直流输电系统首先通过整流站LCC定直流电流控制、选用定直流电压控制逆变站MMC的定直流电压控制，减小整流站LCC的触发角以及减小选用定直流电压控制逆变站MMC的逆变功率，维持混合多端直流输电系统的直流电压在预设参考值，否则进入(2)；(2)混合多端直流输电系统的直流电压低于正常运行直流电压范围时，选用定直流电流控制的逆变站MMC将根据低压限流控制参数减小定直流电流控制的直流电流参考值，减小直流电流，维持直流电压在预设的最低值。在步骤6中，包括以下具体内容：(1)混合多端直流输电系统首先通过定直流电压控制逆变站MMC通过定直流电压控制，维持混合多端直流输电系统的直流电压在预设参考值，否则进入(2)；(2)当混合多端直流输电系统的直流电压高于正常运行直流电压范围时，整流站LCC的最高直压控制将增大整流站LCC定直流电流控制的触发角最小限
幅，维持直流电压在预设的最高值。本专利技术具有以下有益的技术效果：在任意换流站侧的交流系统出现暂时性交流故障时，混合多端直流输电系统采用本专利技术的技术方案既没有过压击穿危险，也不会因为直流电压过低而过调制甚至崩溃，能够平稳完成故障穿越，并能够在故障后迅速恢复到故障前状态。本方法采用就地控制手段，无需快速通讯，能够有效保障控制的可靠性并且造价低。附图说明图1是基于LCC和MMC的混合多端直流系统拓扑图；图2是本专利技术公开的混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法流程图；图3是整流站LCC的控制框图；图4是选用定直流电流控制的逆变站MMC的控制框图；图5是整流站LCC外特性曲线图；图6是逆变站MMC1外特性曲线图；图7是逆变站MMC2外特性曲线图；图8是整流站LCC交流侧故障时外特性曲线图；图9是逆变站MMC1交流侧故障时外特性曲线图；图10是逆变站MMC2交流侧故障时外特性曲线图。具体实施方式：下面结合说明书附图和具体实施例对本申请的技术方案做进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，所述混合多端直流输电系统包括多端换流站，即一个整流站LCC和至少两个逆变站MMC，所述整流站LCC用于将交流侧电能整流为直流电能并将其传送到直流传输线，所述逆变站MMC用于将所述的直流线路的电能逆变为交流电能并注入各自对应的交流电网；其特征在于：在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制，设置最高直压控制的直流电压参考值，为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制，设置低压限流控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，所述混合多端直流输电系统包括多端换流站，即一个整流站LCC和至少两个逆变站MMC，所述整流站LCC用于将交流侧电能整流为直流电能并将其传送到直流传输线，所述逆变站MMC用于将所述的直流线路的电能逆变为交流电能并注入各自对应的交流电网；其特征在于：在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制，设置最高直压控制的直流电压参考值，为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制，设置低压限流控制参数。2.根据权利要求1所述的混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，其特征在于：设置最高直压控制的直流电压参考值，整流站LCC配置的最高直压控制在直流电压高于预设的正常运行电压范围时，增大整流站LCC定直流电流控制的触发角最小限幅，维持直流电压在预设的最高值。3.根据权利要求1所述的混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，其特征在于：确定定直流电流控制的逆变站MMC直流电流目标值与直流电压的对应关系，即设置逆变站MMC的低压限流控制参数；定直流电流控制的逆变站MMC的低压限流控制在直流电压低于预设的正常运行电压范围时，减小选用定直流电流控制的逆变站MMC的直流电流参考值，维持直流电压在预设的最低值。4.根据权利要求1所述的混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，其特征是：整流站LCC实时根据直流电压判断是否增大整流站LCC定直流电流控制的触发角最小限幅，定直流电流控制的逆变站MMC实时根据直流电压判断是否减小直流电流参考值。5.一种混合多端直流输电系统交流侧故障穿越控制方法，所述混合多端直流输电系统包括多端换流站，即一个整流站LCC和至少两个逆变站MMC，所述整流站LCC用于将交流侧电能整流为直流电能并将其传送到直流传输线，所述逆变站MMC用于将所述的直流线路的电能逆变为交流电能并注入各自对应的交流电网；其特征在于，所述交流侧故障穿越控制方法包括以下步骤：步骤1：在整流站LCC采用定直流电流控制，一个逆变站MMC选用定直流电压控制，其余逆变站MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，为整流站LCC配置最高直压控制，为选用定直流电流控制的各逆变站MMC配置低压限流控制；步骤2：设置整流站LCC最高直压控制的直流电压参考值；步骤3：设置定直流电流控制的逆变站MMC的低压限流控制参数：直流电压在正常运行范围时，直流电流参考值保持不变，直流电压低于预设的正常运行范围且高于最低直流电压时，直流电流参考值与直流电压呈线性关系，直流电压等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪潮，熊卿，刘斌，孙刚，时伯年，梅红明，刘志超，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44