混合直流系统柔直换流阀过压的极控-阀控协调控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混合直流系统柔直换流阀过压的极控

【技术实现步骤摘要】
混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法


[0001]本专利技术是关于一种混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，涉及直流输电领域。

技术介绍

[0002]我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，需稳步推进特高压骨干电网建设，发挥特高压大电网的输送能力。我国部分负荷中心如华东地区，直流馈入需求不断增大，但区外直流的密集馈入将造成换流站间的电气距离减小，多馈入短路比下降，多回直流同时换相失败风险逐渐增大，使电网面临严重的安全稳定问题。为实现远距离大容量输电和多落点供电，解决受端多馈入短路比下降的难题，可采用混合级联特高压直流输电技术，即常规直流换流器和多个柔性直流换流器级联联接的技术方案，该技术结合了常规直流和柔性直流的优势，可有效改善受端交流电网的稳定性，且可靠性高，运行方式灵活，具有广泛的应用前景，是构建未来能源互联网的关键技术。
[0003]混合级联特高压直流的受端换流器一般接入同一电网的不同交流母线，但交流母线间的电气距离较近，发生交流系统故障时，将同时造成受端各个换流器的交流母线电压均跌落，进而引发各柔性直流换流器输出功率受限及常规直流换流器换相失败的连锁故障反应，由于送端无法及时降低功率，且高压端换相失败也会引发直流电流的过冲，因此将造成直流侧流入柔直换流单元的功率大于交流侧流出的功率，盈余的功率将持续对柔直换流阀的子模块电容充电，造成模块电压的上升，若模块电压上升过快，将造成换流阀由于过压而闭锁，最终导致故障穿越失败，混合级联系统的柔性直流退出运行。另外，当柔直阀发生单相接地等故障时，又面临较严重的续流过电压，给设备安全带来了较大的危害。
[0004]为了抑制换流阀的过电压，在柔直换流阀的端间并联了可控自恢复消能装置，通过快速短路部分避雷器阀片，固定部分避雷器提供泄能回路，从而限制VSC端间电压过压。但是，由于消能装置采用上百柱避雷器并联，其设备制造难度极大，有必要研究新控制方法抑制柔直阀的过电压，降低柔直阀和消能装置的暂态应力，提高设备的安全水平和系统的故障穿越能力。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种混合级联特高压直流系统柔性直流换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，能够降低交流系统故障和换流变压器阀侧故障下的柔性直流换流阀的过电压水平，避免故障穿越失败或设备损坏。
[0006]第一方面，本专利技术提供的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，包括：
[0007]在阀控层设计开关频率动态调整均压策略，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率；
[0008]设计阀控不平衡保护直接触发消能装置投入策略，当混合级联直流中的任一VSC
换流阀的阀控不平衡保护动作，则直接触发投入可控自恢复消能装置；
[0009]在极控层设计换流阀过压限流控制策略，当该任一VSC换流阀的任一桥臂模块电容电压高于设定值时，则增大各换流器向交流系统馈入的功率。
[0010]进一步地，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率，包括：
[0011]当桥臂平均模块电容电压低于设定值u
cset1
时，采用较低开关频率f1；当桥臂平均模块电容电压高于设定值u
cset1
时，采用较高开关频率f2，维持高频率运行一定时间或待模块电压恢复至设定正常值，则重新将开关频率调整回较低开关频率f1，其中，f1为150Hz以下，f2大于150Hz。
[0012]进一步地，开关频率采用均压算法进行调整。
[0013]进一步地，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率，具体过程为：
[0014]a、采集本桥臂各模块电容电压，计算模块电容电压平均值u
cave
；
[0015]b、判断u
cave
是否大于设定值u
cset1
，如果是则进入步骤c，如果否则进入步骤d；
[0016]c、通过均压算法使桥臂开关频率为较高开关频率f2，判定升频时间超过预设时间t
set
或桥臂平均模块电容电压降至安全值，则重新将开关频率调整回较低开关频率f1；
[0017]d、通过均压算法使桥臂开关频率为较低开关频率f1。
[0018]进一步地，设计阀控不平衡保护直接触发消能装置投入策略，包括：
[0019]采集换流器桥臂电流，基于换流器桥臂电流计算不平衡电流i
unbalance
：
[0020]判断i
unbalance
是否大于设定值i
setting
；如果是，则发出可控自恢复效能装置触发信号，同时执行停极操作，否则继续运行。
[0021]进一步地，基于换流器桥臂电流计算不平衡电流i
unbalance
通过以下公式实现：
[0022]i
unbalance
＝|i
pa
+i
pb
+i
pc
‑
i
na
‑
i
nb
‑
i
nc
|；
[0023]式中，i
pa
、i
pb
、i
pc
分别为a、b、c三相的上桥臂实时电流，i
na
、i
nb
、i
nc
分别为a、b、c三相的下桥臂实时电流。
[0024]进一步地，在极控层设计换流阀过压限流控制策略，包括：
[0025]各柔直换流器的阀控判定是否有桥臂的模块电容电压达到定值u
cset2
，并将是否有桥臂过压的信号上报极控，由极控对各换流器返回的桥臂过压信号取或作为过压限流的使能信号，当使能信号为1时，将有功功率电流参考值i
dref
置为最大电流I
max
，方向为向交流系统输出有功功率，当桥臂模块电压恢复后，将有功功率电流参考值恢复至原来外环的输出。
[0026]第二方面，本专利技术还提供的一种混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制系统，包括：
[0027]均压调整单元，被配置为在阀控层设计开关频率动态调整均压策略，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率；
[0028]消能装置投入单元，被配置为设计阀控不平衡保护直接触发消能装置投入策略，当混合级联直流中的任一VSC换流阀的阀控不平衡保护动作，则直接触发投入可控自恢复消能装置；
[0029]过压限流控制单元，被配置为在极控层设计换流阀过压限流控制策略，当该任一VSC换流阀的任一桥臂模块电容电压高于设定值时，则增大各换流器向交流系统馈入的功率。
[0030]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括计算机程序指令，其中，所述程序指
令被处理器执行时用于实现所述的混合直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，其特征在于，包括：在阀控层设计开关频率动态调整均压策略，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率；设计阀控不平衡保护直接触发消能装置投入策略，当混合级联直流中的任一VSC换流阀的阀控不平衡保护动作，则直接触发投入可控自恢复消能装置；在极控层设计换流阀过压限流控制策略，当该任一VSC换流阀的任一桥臂模块电容电压高于设定值时，则增大各换流器向交流系统馈入的功率。2.根据权利要求1所述的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，其特征在于，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率，包括：当桥臂平均模块电容电压低于设定值u
cset1
时，采用较低开关频率f1；当桥臂平均模块电容电压高于设定值u
cset1
时，采用较高开关频率f2，维持高频率运行一定时间或待模块电压恢复至设定正常值，则重新将开关频率调整回较低开关频率f1，其中，f1为150Hz以下，f2大于150Hz。3.根据权利要求2所述的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，其特征在于，开关频率采用均压算法进行调整。4.根据权利要求3所述的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，其特征在于，根据桥臂平均模块电容电压动态调整开关频率，具体过程为：a、采集本桥臂各模块电容电压，计算模块电容电压平均值u
cave
；b、判断u
cave
是否大于设定值u
cset1
，如果是则进入步骤c，如果否则进入步骤d；c、通过均压算法使桥臂开关频率为较高开关频率f2，判定升频时间超过预设时间t
set
或桥臂平均模块电容电压降至安全值，则重新将开关频率调整回较低开关频率f1；d、通过均压算法使桥臂开关频率为较低开关频率f1。5.根据权利要求1所述的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协调控制方法，其特征在于，设计阀控不平衡保护直接触发消能装置投入策略，包括：采集换流器桥臂电流，基于换流器桥臂电流计算不平衡电流i
unbalance
：判断i
unbalance
是否大于设定值i
setting
；如果是，则发出可控自恢复效能装置触发信号，同时执行停极操作，否则继续运行。6.根据权利要求5所述的混合直流系统柔直换流阀过压的极控
‑
阀控协...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，赵峥，李明，李探，郭铭群，张燕秉，吴方劼，张进，田园园，郑宽，马玉龙，熊凌飞，卢亚军，徐莹，蒲莹，程炜，滕尚甫，苏国赟，邹铁锐，樊林禛，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网陕西省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：