串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法技术

本发明专利技术涉及混合直流输电系统的控制领域，公开了一种串联换流器型混合直流线路故障后多MMC并联环流抑制方法，包括：在直流线路故障后的移相期间将LCC

【技术实现步骤摘要】
串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法


[0001]本专利技术涉及混合直流输电系统的控制领域，具体涉及串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法。

技术介绍

[0002]中国白鹤滩
‑
江苏直流输电工程将采用电网换相换流器(line commutated converter，LCC)
‑
模块化多电平换流器(modular multiple converter，MMC)串联的混合型直流输电系统。在LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统中，直流线路较长，且运行环境恶劣，因此与其他输电设备相比，其故障率相对较高。直流线路故障后会威胁系统的安全稳定运行，造成系统功率传输中断甚至造成系统停运的严重后果。对于LCC
‑
HVDC系统，故障清除和恢复通常是通过直流线路故障恢复序列(DC line fault recovery sequences，DFRS)即通过移相和去游离实现的。对于MMC
‑
HVDC系统，故障清除和恢复的方法有1)交直流断路器重合闸；2)采用具有故障清除能力的子模块；3)增加辅助电路。而交流断路器开断时间过长无法满足直流故障快速清除恢复的要求，现有直流断路器受开断能力限制，故而交直流断路器重合闸的方法难以应用于LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统。具有故障清除能力的子模块一般是采用半桥和全桥子模块结合的方式，而LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统采用半桥子模块。增加辅助电路的方法是通过在半桥子模块上增加辅助电路，隔离交流系统，改变故障电流的路径从而实现直流故障的清除与恢复。但是该方法会带来控制系统更复杂和成本增加的问题，故而不适合于LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统。
[0003]对于LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统的直流线路故障，由于逆变侧LCC的单向导通性使得逆变侧并联的三个MMC无法向故障点馈入电流。所以系统层仍然可以参考LCC
‑
HVDC系统的故障清除和恢复策略。具体故障清除和恢复策略为：1)检测直流线路故障后，整流侧LCC强制移相，逆变侧LCC则保持原有控制状态，MMC仍采用主从控制即MMC1采用定直流电压控制，MMC2、MMC3采用定有功功率控制；2)然后经过一定去游离时间后系统再重启。然而，直流线路故障后逆变侧并联的MMCs与直流侧没有电流交换，但是三个MMC可以形成闭合回路。若在故障状态下MMC2、MMC3仍采用定有功功率控制，需要吸收电流则MMC1进入整流状态向MMC2、MMC3提供电流，此时MMC1会出现过电流问题。此外，在系统重启过程中由直流系统和MMC1共同向MMC2、MMC3提供在直流电流，故MMC2、MMC3的直流电流增幅较大导致直流电流失控。故而现有MMC主从控制方式无法在直流线路故障期间和恢复过程中合理分配电流从而导致MMC出现电流失控现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，可以在直流线路故障清除和恢复过程中，有效分配MMC间的直流电流从而抑制移相期间MMC的过电流波动，实现系统的快速稳定恢复。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，包括：
[0007]S1、控制保护系统检测到直流线路故障后，在直流线路故障后的移相期间将LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统的逆变侧的三个并联的换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3由主从控制方式切换为换流器MMC1采用定直流电流控制，换流器MMC2、换流器MMC3采用下垂控制，并将换流器MMC2、换流器MMC3的电流指令值设置为稳态时直流电流的一半，同时根据换流器MMC2、换流器MMC3的变化量来确定换流器MMC1的电流指令值，实现直流线路故障期间和故障恢复期间三个并联MMC的环流抑制；
[0008]S2、当故障修复后，经过固定的去游离时间t再将换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3切换回主从控制方式。
[0009]作为优化，S1的具体实施步骤为：
[0010]S1.1、分别测量LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统中的逆变站低压侧的换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的交流侧母线处的第一相关参数以及换流器MMC2、换流器MMC3的直流出口处的第二相关参数；
[0011]S1.2、基于所述第一相关参数和第二相关参数，分别计算得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流侧的直流电流标幺值I
1dPu
、I
2dPu
、I
3dPu
，直流电流指令值标幺值I
1refpu
、I
2refpu
、I
3refpu
，以及MMC换流器直流侧电压指令值标幺值U
MMCrefpu
。
[0012]S1.3、当控制保护系统检测到直流线路故障后，在直流线路故障后的移相期间，基于S1.2得到的参数值，分别计算得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流电流偏差标幺值ΔI
1pu
、ΔI
2pu
、ΔI
3pu
，并将所述直流电流偏差标幺值ΔI
1pu
、ΔI
1pu
、ΔI
2pu
分别自动输入至PI环节分别得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的内环解耦控制的指令值I
dcref1
、I
dcref2
和I
dcref3
，以分配换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3间的直流电流。
[0013]作为优化，S1.2的具体步骤为：
[0014]S1.2.1、设置换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流侧的直流电流指令值分别为I
MMC1ref
、I
MMC2ref
和I
MMC3ref
，同时设置换流器MMC2和换流器MMC3的直流侧电压指令值U
MMCref
；
[0015]S1.2.2、将直流电流指令值I
MMC1ref
、I
MMC2ref
和I
MMC3ref
分别除以换流器MMC1的基准直流电流I
1base
、换流器MMC2的基准直流电流I
2base
、换流器MMC3的基准直流电流I
3base
，分别得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流电流指令值标幺值I
1refpu
、I
2refpu
、I
3refpu
；
[0016]S1.2.3、将直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，其特征在于，包括：S1、控制保护系统检测到直流线路故障后，在直流线路故障后的移相期间将LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统的逆变侧的三个并联的换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3由主从控制方式切换为换流器MMC1采用定直流电流控制，换流器MMC2、换流器MMC3采用下垂控制，并将换流器MMC2、换流器MMC3的电流指令值设置为稳态时直流电流的一半，同时根据换流器MMC2、换流器MMC3的变化量来确定换流器MMC1的电流指令值，实现直流线路故障期间和故障恢复期间三个并联MMC的环流抑制；S2、当故障修复后，经过固定的去游离时间t再将换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3切换回主从控制方式。2.根据权利要求1所述的串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，其特征在于，S1的具体实施步骤为：S1.1、分别测量LCC
‑
MMC串联混合型直流输电系统中的逆变站低压侧的换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的交流侧母线处的第一相关参数以及换流器MMC2、换流器MMC3的直流出口处的第二相关参数；S1.2、基于所述第一相关参数和第二相关参数，分别计算得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流侧的直流电流标幺值I
1dPu
、I
2dPu
、I
3dPu
，直流电流指令值标幺值I
1refpu
、I
2refpu
、I
3refpu
，以及MMC换流器直流侧电压指令值标幺值U
MMCrefpu
。S1.3、当控制保护系统检测到直流线路故障后，在直流线路故障后的移相期间，基于S1.2得到的参数值，分别计算得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流电流偏差标幺值ΔI
1pu
、ΔI
2pu
、ΔI
3pu
，并将所述直流电流偏差标幺值ΔI
1pu
、ΔI
1pu
、ΔI
2pu
分别自动输入至PI环节分别得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的内环解耦控制的指令值I
dcref1
、I
dcref2
和I
dcref3
，以分配换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3间的直流电流。3.根据权利要求2所述的串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，其特征在于，所述第一相关参数包括换流器MMC1的交流侧母线处的三相电压U1、三相电流I1、换流器MMC2的交流侧母线处的三相电压U2、三相电流I2、换流器MMC3的交流侧母线处的三相电压U3、三相电流I3，所述第二相关参数包括换流器MMC2的直流出口电压U
MMC2
、换流器MMC3的直流出口电压U
MMC3
。4.根据权利要求3所述的串联换流器型混合直流线路故障后MMC并联环流抑制方法，其特征在于，S1.2的具体步骤为：S1.2.1、设置换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流侧的直流电流指令值分别为I
MMC1ref
、I
MMC2ref
和I
MMC3ref
，同时设置换流器MMC2和换流器MMC3的直流侧电压指令值U
MMCref
；S1.2.2、将直流电流指令值I
MMC1ref
、I
MMC2ref
和I
MMC3ref
分别除以换流器MMC1的基准直流电流I
1base
、换流器MMC2的基准直流电流I
2base
、换流器MMC3的基准直流电流I
3base
，分别得到换流器MMC1、换流器MMC2、换流器MMC3的直流电流指令值标幺值I
1refpu
、I
2refpu
、I
3refpu
；S1.2.3、将直流侧电压指令值U
MMCref
除以MMC换流器的直流侧电压的基准值U
dcbase
得到MMC换流器的直流侧电压指令值标幺值U
MMCrefpu
。S1.2.4、将所述三相电压U1，U2，U3和三相电流I1，I2，I3分别除以交流侧电压电流的基准值U
base
、I
base
，以分别获得基于换流器MMC1的交流侧母线处的三相电压标幺值U
1pu
、三相电流标幺值I
1pu
、基于换流器MMC2的交流侧母线处的三相电压标幺值U
2pu
、三相电流标幺值I
2pu
和
基于换流器MMC3的交流侧母线处的三相电压标幺值U
3pu
和三相电流标幺值I
3pu
；S1.2.5、将直流出口电压U
MMC2
、直流出口电压U
MMC3
分别除以MMC换流器的直流侧电压的基准值U
dcbase
，以分别获得基于换流器MMC2的直流侧电压标幺值U
MMC2pu
和基于换流器MMC3的直流侧电压标幺值U
MMC3pu
；S1.2.6、将三相电压标幺值U
1pu
、U
2pu
、U
3pu
和三相电流标幺值I
1pu
、I
2pu
、I
3pu
分别经过clark变换后获得三相电压标幺值U
1pu
、U
2pu
、U
3pu
和I
1pu
、I
2pu
、I
3pu
的α、β分量，分别记为U
1αPu
、U
1βPu
、I
1αPu
、I
1βPu
、U
2αPu
、U
2βPu
、I
2αPu
、I
2βPu
、U
3αPu
、U
3βPu
、I
3αPu
、I
3βPu
；S1.2.7、将三相电压标幺值U
1pu
、U
2pu
、U
3p...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小鹏，滕予非，刘磊，方贵，牟大林，林圣，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：