一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述故障穿越方法包括如下步骤：采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压u

【技术实现步骤摘要】
一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统
本专利技术属于直流输电领域，特别涉及一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统。
技术介绍
高压直流输电系统可分为两种类型：基于晶闸管技术的常规直流输电系统(LCC-HVDC)和基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)。其中，常规直流输电系统(LCC-HVDC)成本低、损耗小、运行技术成熟，目前，世界上正在运行的直流输电系统几乎都是LCC-HVDC系统，但常规直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大等缺点。而新一代的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)则能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优点，但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。因此结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程应用前景。目前混合直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两端直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统。这两种系统结合了常规直流输电损耗小、运行技术成熟以及柔性直流输电可以向无源网络供电、不会发生换相失败的优点。但图1和图2中的混合直流输电系统，当逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时，直流系统的有功功率不能输出到交流侧，而处于整流状态的电流源型换流器仍然按照既定的功率参考值向直流系统输送功率，此时直流侧电压将会由于能量不断的积累而快速增加，最终将危及直流设备安全。现有技术中，基于晶闸管技术的常规直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，逆变侧换流器将发生换相失败，此相当于直流侧发生短路故障，因而不会引起大的直流过压。基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，直流系统的有功功率也不能输出到交流侧，此时直流侧电压也会由于能量不断的积累而快速增加，其一般通过DCchopper等直流耗能装置来保持直流侧的电压在可控范围内，不至于过高。但此种方法成本较高，对于混合直流输电系统的适用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统，能够有效处理混合直流输电系统中逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时所引起的直流过压问题，防止直流母线及子模块电容过电压，可靠的穿越交流故障，更好的保护设备安全。为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述混合级联直流输电系统包括整流换流站和逆变换流站，所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元，所述逆变换流站包括至少一组混合级联换流器，所述混合级联换流器包括串联连接的电流源型换流器和电压源型换流器，所述电流源型换流器包括晶闸管换流器，所述电压源型换流器包括模块化多电平换流器；所述故障穿越方法包括如下步骤：(1)采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压uav和电流源型换流器所连交流电网的交流电压uac；(2)根据所述交流电压uav计算第一直流功率参考值PREF1；根据所述交流电压uac计算得到第二直流功率参考值PREF2,所述第一直流功率参考值PREF1与所述第二直流功率参考值PREF2相加得到总直流功率参考值PREF；(3)将总直流功率参考值PREF作为换流器控制信号输出至整流站；(4)整流换流站根据接收到的控制信号控制直流输送功率跟随总直流功率参考值PREF。优选的实施例中，步骤(2)中根据所述交流电压uav计算第一直流功率参考值PREF1的方法包括：根据所述交流电压uav计算直流系统此时可以输送的最大交流功率Pacmax,将所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1。优选的实施例中，步骤(2)中根据所述交流电压uac计算得到第二直流功率参考值PREF2的方法包括：根据所述交流电压uac计算直流系统此时可以输送的最大直流功率Pdcmax，将所述最大直流功率Pdcmax进行计算处理得到第二直流功率参考值PREF2。优选的实施例中，所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1具体方法是：根据交流有功功率与直流功率的折算关系对最大交流功率Pacmax进行折算得到直流功率折算值，将直流功率折算值作为第一直流功率参考值PREF1。优选的实施例中，所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1具体方法是：根据交流有功功率与直流功率的折算关系对最大交流功率Pacmax进行折算得到直流功率折算值，将实测的交流功率值与交流功率指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流电流指令值之间的偏差送入调节器进行调节得到计算功率平衡量；将所述直流功率折算值与所述计算功率平衡量的和作为第一直流功率参考值PREF1。优选的实施例中，所述调节器为比例积分调节器或比例调节器。优选的实施例中，所述交流有功功率与直流功率的折算关系包括：直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。优选的实施例中，所述交流有功功率与直流功率的折算关系还包括：整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。优选的实施例中，所述最大直流功率Pdcmax进行计算处理得到第二直流功率参考值PREF2是指：根据所述交流电压uac进行换相失败预测，当预测换相失败发生时对最大直流功率Pdcmax进行限幅后得到第二直流功率参考值PREF2；否则不进行限幅，第二直流功率参考值PREF2的数值等于Pdcmax。优选的实施例中，所述对最大直流功率Pdcmax进行限幅是指：以直流功率限制值Pdlim作为上限对最大直流功率Pdcmax进行限幅；所述直流功率限制值Pdlim由如下两种方案之一产生：i)所述直流功率限制值Pdlim为预设置值，取值范围为0至电流源型换流器的最大可输送直流功率；ii)所述直流功率限制值Pdlim为该换流器交流电压额定值与实际采集的交流电压uac的偏差经比例积分调节器调制产生。优选的实施例中，当预测换相失败发生时，将所述最大直流功率Pdcmax限幅为0，即直流功率参考值PREF2为0。本专利技术同时提出了一种混合级联直流输电系统故障穿越系统，所述混合级联直流输电系统包括整流换流站和逆变换流站，所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元，所述逆变换流站包括至少一组混合级联换流器，所述混合级联换流器包括串联连接的电流源型换流器和电压源型换流器，所述电流源型换流器包括晶闸管换流器，所述电压源型换流器包括模块化多电平换流器；其特征在于，所述故障穿越系统包括：采集模块，用于采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压uav和电流源型换流器所连交流电网的交流电压uac；参考值计算模块，用于根据所述交流电压uav计算第一直流功率参考值PREF1；根据所述交流电压uac计算得到第二直流功率参考值PREF2,所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述混合级联直流输电系统包括整流换流站和逆变换流站，所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元，所述逆变换流站包括至少一组混合级联换流器，所述混合级联换流器包括串联连接的电流源型换流器和电压源型换流器，所述电流源型换流器包括晶闸管换流器，所述电压源型换流器包括模块化多电平换流器；其特征在于，所述故障穿越方法包括如下步骤：/n(1)采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压u

【技术特征摘要】
1.一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述混合级联直流输电系统包括整流换流站和逆变换流站，所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元，所述逆变换流站包括至少一组混合级联换流器，所述混合级联换流器包括串联连接的电流源型换流器和电压源型换流器，所述电流源型换流器包括晶闸管换流器，所述电压源型换流器包括模块化多电平换流器；其特征在于，所述故障穿越方法包括如下步骤：
(1)采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压uav和电流源型换流器所连交流电网的交流电压uac；
(2)根据所述交流电压uav计算第一直流功率参考值PREF1；根据所述交流电压uac计算得到第二直流功率参考值PREF2,所述第一直流功率参考值PREF1与所述第二直流功率参考值PREF2相加得到总直流功率参考值PREF；
(3)将总直流功率参考值PREF作为换流器控制信号输出至整流站；
(4)整流换流站根据接收到的控制信号控制直流输送功率跟随总直流功率参考值PREF。


2.如权利要求1所述的一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，其特征在于，步骤(2)中根据所述交流电压uav计算第一直流功率参考值PREF1的方法包括：根据所述交流电压uav计算直流系统此时可以输送的最大交流功率Pacmax,将所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1。


3.如权利要求1所述的一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，其特征在于，步骤(2)中根据所述交流电压uac计算得到第二直流功率参考值PREF2的方法包括：根据所述交流电压uac计算直流系统此时可以输送的最大直流功率Pdcmax，将所述最大直流功率Pdcmax进行计算处理得到第二直流功率参考值PREF2。


4.如权利要求2所述的一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，其特征在于，所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1具体方法是：根据交流有功功率与直流功率的折算关系对最大交流功率Pacmax进行折算得到直流功率折算值，将直流功率折算值作为第一直流功率参考值PREF1。


5.如权利要求2所述的一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，其特征在于，所述最大交流功率Pacmax进行计算处理得到第一直流功率参考值PREF1具体方法是：根据交流有功功率与直流功率的折算关系对最大交流功率Pacmax进行折算得到直流功率折算值，将实测的交流功率值与交流功率指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流电流指令值之间的偏差送入调节器进行调节得到计算功率平衡量；
将所述直流功率折算值与所述计算功率平衡量的和作为第一直流功率参考值PREF1。


6.如权利要求5所述的一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文强，侍乔明，王冰倩，常昊添，唐俊，王永平，卢宇，田杰，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32