一种混合式换流站的直流故障穿越控制方法技术

本发明专利技术提供了一种子模块混合型模块化多电平换流阀(Modular Multilevel Converter,MMC)的故障线路穿越控制策略。该故障穿越控制策略适用于由包含负电平输出能力的子模块组成的多种子模块混合换流站结构，可以实现故障线路的无闭锁穿越控制策略；通过混合换流站的定电流控制能力，可以控制换流站出口的任一线路故障电流到0，从而为机械隔离开关灭弧提供条件。本发明专利技术提供的混合型换流站的故障线路电流控制方法，包含故障发生前的正常状态控制和检测到故障发生后的故障线路穿越控制。

A DC Fault Crossing Control Method for Hybrid Converter Station

【技术实现步骤摘要】
一种混合式换流站的直流故障穿越控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种混合式换流站的控制方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的柔性直流输电技术,是未来构建多端直流和直流电网的重要环节。随着MMC向更高电压、更大容量发展，采用架空线输电方案将具有明显的经济性优势。然而，架空线直流故障率高，直流断路器的工程实践还不成熟，柔性直流输电系统的直流侧故障清除存在困难。采用由具有负电平输出能力的子模块构建混合型柔直换流阀，通过控制子模块输出负电平，可以将换流站直流侧出口电压控制至零电压附近，同时保持交流侧的电压支撑能力，实现无闭锁直流故障穿越。然而，该方案仅能适用于双端输电系统，针对直流电网存在直流侧耦合的环境，单一换流站采用无闭锁穿越控制仅能降低本换流站对外故障电流，直流电网远端换流站依然会向故障点放电，因此传统无闭锁控制策略难以应用于直流电网场景。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中混合MMC换流站无闭锁穿越不适用于直流电网的问题，本专利技术提供一种混合换流站直流故障线路穿越方法。混合式换流站包含至少一种具备负电平输出能力的子模块组成的柔性直流换流站，例如以半桥子模块和全桥子模块组成的换流站，或者是多种具备正负电平输出能力的子模块的组合而成的换流站。该混合MMC换流站在正常工作情况下全部按照正电平输出方式进行调制，全部子模块均对外输出正向电压或零电压。在故障发生后，投入换流站定直流电流控制环节，利用换流站内子模块的负电压输出能力，通过输出负电压将远侧故障电流吸引至换流站内部，从而为故障线路电流创造过零点，为机械开关隔离创造条件。本专利技术提供的混合式换流站的故障线路穿越控制方法，可以依赖单个换流站穿越任意直流线路故障，不需要配置昂贵的直流断路器，适用于直流电网的应用场景。逻辑简单，经济可靠，能够实现直流故障穿越，节约投资成本，减小稳态损耗。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面本专利技术提供一种混合式换流站控制方法，包括：稳态情况下的电压控制，以及故障状态下的换流站端口电流和直流故障线路电流控制；其中，稳态情况下的电压控制作用在于，在稳态情况下生成桥臂电压波形，并且通过上下桥臂组合输出稳态直流电压。换流站端口电流控制目的在于控制换流站出口处电流，但是该方案应用于直流电网时需要全部换流站动作才能实现故障穿越，因此可以作为直流故障线路电流控制的后备方案。直流故障线路电流控制，通过换流站跟踪直流电线路电流参考值，将故障线路电流控制在零，从而分断直流机械开关。另一方面，本专利技术提供一种换流站端口电流控制和直流故障线路电流控制的协调控制方法，包括：当直流故障线路电流控制不足以隔离直流故障时，或者确认机械隔离开关分断失败时，为保护换流站核心设备，启动换流站端口电流策略，通过全网启动换流站端口穿越控制策略隔离故障，此时可以再次尝试隔离故障线路。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的混合换流站直流线路穿越控制策略可以实现直流故障线路的无闭锁穿越控制。现有技术方案中，无闭锁穿越控制仅适用于两端直流系统，其只能控制换流站端口电流，在应用于直流电网时，故障线路两端换流站动作无法清除直流故障，需要全部换流站进去换流扎端口电流穿越控制才可以切除故障。应用本专利技术所提供方案，利用混合换流站的定电流控制能力，通过换流站端口对外输出负电平，将远端故障电流吸引至换流站内，从而实现故障线路电流到零。使用本专利技术方法仅需故障线路两端换流站动作，即可隔离直流电网故障。附图说明图1是本专利技术实施例1中混合式换流站结构图；图2是本专利技术实施例2中换流站控制方式示意图；图3是本专利技术实施例3中混合式换流站清除直流电网故障示意图。图4是本专利技术实施例4中换流站故障线路穿越和端口穿越的协调配合示意图具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本专利技术实施例1提供一种混合式换流站示意图，具体包括由任意具备输出正电平和负电平能力的子模块构成的换流站，其中子模块组成部分可以任意组合，但是至少要包含一部分具备负电平输出能力的子模块。实施例2本专利技术实施例2提供了一种混合换流站的控制方法，具体过程如下：混合换流站有三种控制方式，其中稳态控制模式输入为直流额定电压，换流站端口控制模式和直流线路电流控制模式分别用于控制换流站端口电流和故障线路电流，三种控制模式可以根据需要进行切换。实施例3本专利技术实施例3提供的混合式换流站清除直流电网故障示意图，适用于混合换流站清除直流电网故障线路电流，具体过程如下：在检测到故障后，换流站切换到故障线路电流控制方式，通过混合换流站中具备负电平输出能力的子模块输出负电平，使得故障电流向子模块电容充电，从而将故障线路电流降到0，对应过程的电气符号含义和波形图如图3所示。实施例4本专利技术实施例4提供的混合式换流站故障穿越方式配合逻辑框图，适用于直流线路故障电流控制方式失效后的换流站端口电流控制逻辑，具体如下：故障发生后首先投入直流线路故障电流控制方式，当故障电流超出换流站故障处理能力，或者是机械隔离开关拒动后，都会导致隔离开关分断失败，因此需要全部换流站全部投入换流站端口穿越控制能力，以此隔离故障线路，对应逻辑框图如图4所示为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本专利技术精神和范围的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合换流站控制方式，其特征在于：该混合换流站由两种或多种子模块构成，且可分为具备输出正电平和具备输出负电平能力的子模块。

【技术特征摘要】
1.一种混合换流站控制方式，其特征在于：该混合换流站由两种或多种子模块构成，且可分为具备输出正电平和具备输出负电平能力的子模块。2.根据权利要求1所述的混合换流站的控制方式，其特征在于：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，王楠楠，赵西贝，许建中，王佳成，唐浩，邱树明，
申请(专利权)人：华北电力大学，南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11