一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法技术

本发明专利技术提供一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，包括：利用相序分离模块将PCC处的交流电压、电流分解成正、负序dq轴分量；根据瞬时功率理论计算不对称故障发生时MMC传输的实时有功和无功功率；判断功率外环控制器的类型，计算正序的dq轴电流的指令值并将其变换生成正、负序dq轴电流指令值；根据正、负序dq轴分量的MMC数学模型和正负序解耦内环电流控制器的数学模型，求解MMC输出的正负序电流同正、负序dq轴电流的指令值的传递函数；根据正负序电流计算MMC馈入至短路点的短路电流。本发明专利技术为MMC控制器参数整定、交流系统继电保护参数整定提供了参考，可以用来分析MMC近端交流侧发生不对称故障后，MMC传输的有功功率和无功功率特性。率和无功功率特性。率和无功功率特性。

【技术实现步骤摘要】
一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电系统
，尤其是涉及一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法。

技术介绍

[0002]相比于常规直流输电，柔性直流输电没有换相失败、电网补偿无功的问题，能够独立调节有功及无功，其谐波水平低，易于构建多端系统，可为弱系统甚至无源系统供电，特别适用于可再生能源发电并网。而模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)让柔性直流输电系统的传输能力和电压等级得到巨大提升，使柔性直流输电得到了更广泛的使用，例如南汇、厦门、舟山、南澳、鲁西、张北、乌东德等七项柔直工程的建设，与大规模清洁能源基地的开发同步快速发展。随着柔性直流输电系统接入电网的电压提升和传输功率的增大，系统故障时，MMC交流侧产生的故障电流也十分巨大。因此分析MMC产生短路电流的机制和影响范围，对于电网建设、电力设备选型及继电保护设置意义重大。
[0003]目前已有研究主要针对电网换相换流器(line commutated converter，LCC)交流侧故障，较少涉及MMC故障电流分析。考虑到MMC的系统结构和控制系统特性与LCC完全不同，已有的LCC交流侧故障电流分析和计算方法无法直接应用于MMC。此外，当前研究对于MMC
‑
HVDC系统在交流电网故障场景，主要考虑了MMC近端产生三相对称故障下的电流影响机制，不对称故障后MMC短路电流的特性和影响因素缺少相应的研究。事实上，不对称故障在电力系统实际运行中较对称故障出现频率更高，因此有必要研究不对称故障后MMC短路电流特性，特别是内环电流控制器、外环功率控制器以及限流控制器等环节在不对称故障后的响应特性及交互影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，为MMC控制器参数整定、交流系统继电保护参数整定提供参考。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，包括步骤：
[0006]S1、利用相序分离模块将MMC的公共耦合点PCC处的交流电压u
s
和交流电流i
s
分离至正、负序dq轴分量，得到
[0007]S2、根据瞬时功率理论计算不对称故障发生时MMC传输的实时有功功率P和实时无功功率Q；
[0008]S3、判断功率外环控制器的类型，根据判断结果计算MMC正序的dq轴电流的指令值
[0009]S4、根据的幅值是否达到所述功率外环控制器的限幅环节的电流限
幅值，对进行变换生成正、负序dq轴电流指令值并输出至内环电流控制器；
[0010]S5、根据所述正、负序dq轴分量在dq坐标系下的MMC数学模型和正负序解耦内环电流控制器的数学模型，求解MMC输出的正负序电流同所述正、负序dq轴电流的指令值的传递函数；
[0011]S6、根据正负序电流计算MMC馈入至短路点的短路电流。
[0012]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，当MMC近端交流侧发生不对称故障时，通过计算MMC馈入至PCC点的短路电流大小，为研究MMC交流系统故障特性提供了理论依据，进而为MMC控制器参数整定、交流系统继电保护参数整定提供了参考，并用于分析MMC近端交流侧发生不对称故障后，MMC传输的有功功率和无功功率特性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例的一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法的流程图；
[0014]图2为双端MMC
‑
HVDC系统交流侧故障示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例的MMC控制系统框图；
[0016]图4为本专利技术实施例的直流电压控制器；
[0017]图5为本专利技术实施例的正负序电流解耦控制框图；
[0018]图6为本专利技术实施例短路电流计算流程框图；
[0019]图7为本专利技术实施例短路电流仿真曲线对比图。
具体实施方式
[0020]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0021]请参照图1至图7，一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，包括步骤：
[0022]S1、利用相序分离模块将MMC的公共耦合点PCC处的交流电压u
s
和交流电流i
s
分离至正、负序dq轴分量，得到
[0023]S2、根据瞬时功率理论计算不对称故障发生时MMC传输的实时有功功率P和实时无功功率Q；
[0024]S3、判断功率外环控制器的类型，根据判断结果计算MMC正序的dq轴电流的指令值
[0025]S4、根据的幅值是否达到所述功率外环控制器的限幅环节的电流限幅值，对进行变换生成正、负序dq轴电流指令值并输出至内环电流控制器；
[0026]S5、根据所述正、负序dq轴分量在dq坐标系下的MMC数学模型和正负序解耦内环电流控制器的数学模型，求解MMC输出的正负序电流同所述正、负序dq轴电流的指令值的传递函数；
[0027]S6、根据正负序电流计算MMC馈入至短路点的短路电流。
[0028]由上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：当MMC近端交流侧发生不对称故障时，通过计算MMC馈入至PCC点的短路电流大小，为研究MMC交流系统故障特性提供了理论依据，进而为MMC控制器参数整定、交流系统继电保护参数整定提供了参考，并用于分析MMC近端交流侧发生不对称故障后，MMC传输的有功功率和无功功率特性。
[0029]进一步地，所述S1具体包括以下步骤：
[0030]S11、采集所述公共耦合点PCC的所述交流电压u
s
和所述交流电流i
s
；
[0031]S12、根据式(1)和(2)分别计算出所述交流电压u
s
和所述交流电流i
s
在两相静止坐标系下的电压分量u
α
、u
β
和电流分量i
α
、i
β
；
[0032][0033]其中u
s,a
、u
s,b
、u
s,c
为所述交流电压u
s
的三相分量；
[0034][0035]其中i
s,a
、i
s,b
、i
s,c
为所述交流电流的三相分量；
[0036]S13、根据式(3)和(4)分别计算两相静止坐标系下的电压正负序分量和电流正负序分量
[0037][0038]其中是一个90
°
滞后的移相运算；
[0039][0040]S14、根据式(5)和(6)分别计算出PCC点电压和电流在dq轴同步旋转坐标系下的正负序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，其特征在于，包括步骤：S1、利用相序分离模块将MMC的公共耦合点PCC处的交流电压u
s
和交流电流i
s
分离至正、负序dq轴分量，得到S2、根据瞬时功率理论计算不对称故障发生时MMC传输的实时有功功率P和实时无功功率Q；S3、判断功率外环控制器的类型，根据判断结果计算MMC正序的dq轴电流的指令值S4、根据的幅值是否达到所述功率外环控制器的限幅环节的电流限幅值，对进行变换生成正、负序dq轴电流指令值并输出至内环电流控制器；S5、根据所述正、负序dq轴分量在dq坐标系下的MMC数学模型和正负序解耦内环电流控制器的数学模型，求解MMC输出的正负序电流同所述正、负序dq轴电流的指令值的传递函数；S6、根据正负序电流计算MMC馈入至短路点的短路电流。2.根据权利要求1所述的一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：S11、采集所述公共耦合点PCC的所述交流电压u
s
和所述交流电流i
s
；S12、根据式(1)和式(2)分别计算出所述交流电压u
s
和所述交流电流i
s
在两相静止坐标系下的电压分量u
α
、u
β
和电流分量i
α
、i
β
；其中u
s,a
、u
s,b
、u
s,c
为所述交流电压u
s
的三相分量；其中i
s,a
、i
s,b
、i
s,c
为所述交流电流的三相分量；S13、根据式(3)和式(4)分别计算两相静止坐标系下的电压正负序分量S13、根据式(3)和式(4)分别计算两相静止坐标系下的电压正负序分量和电流正负序分量
其中是一个90
°
滞后的移相运算；S14、根据式(5)和(6)分别计算出PCC点电压和电流在dq轴同步旋转坐标系下的正负序分量和和和其中θ为PCC点电压矢量旋转角度。3.根据权利要求2所述的一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，其特征在于，所述S2具体为：根据式(7)计算出MMC传输的所述实时有功功率P和所述实时无功功率Q：4.根据权利要求3所述的一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，其特征在于，所述S3中判断功率外环控制器的类型具体为：判断所述功率外环控制器的有功类控制方式是定有功功率控制还是定直流电压控制，判断所述功率外环控制器的无功类控制方式是定无功功率控制还是定交流电压控制。
5.根据权利要求4所述的一种MMC交流侧近端不对称故障短路电流计算方法，其特征在于，所述S3具体包括以下步骤：S31、判断所述功率外环控制器的有功类控制方式是定有功功率控制还是定直流电压控制，若为定有功功率控制，则MM...

【专利技术属性】
技术研发人员：林毅，林威，魏鑫，薛静玮，唐雨晨，刘崇茹，朱睿，林章岁，吴威，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：