一种柔性直流输电系统及其子模块续流过电压抑制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种柔性直流输电系统及其子模块续流过电压抑制方法。柔性直流输电系统至少包含一个功率送端换流站和一个功率受端换流站，当受端换流站中换流阀交流侧发生接地故障闭锁后，系统故障回路中的续流电流会对故障换流阀上桥臂的子模块电容进行充电，严重工况下子模块电压会超过安全范围，危及故障换流阀整体设备安全。本发明专利技术提出在故障后通过控制系统已经配置的直流耗能装置持续投入以吸收冗余功率，降低故障换流阀中子模块过压程度，保障系统设备安全，该方法易于实现且不增加系统成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统及其子模块续流过电压抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种柔性直流输电系统及其子模块续流过电压抑制方法，属于柔性直流输电换流站控制


技术介绍

[0003]当前柔性直流输电系统正向更高电压等级、更大输电容量、多端和网络化发展。对称双极接线(也称为真双极接线)方式下系统的绝缘水平要求较低，所需的单个变压器容量较小使得易于制造和运输，并且对称双极输电系统包含两个极，当其中一极的换流设备发生故障时，非故障极可继续运行，提高系统的可靠性。因此对称双极接线方式是高压、大容量柔性直流输电系统的优选方案。
[0004]对于对称双极柔性直流输电系统来说，换流站中换流阀交流侧接地故障是典型故障之一，发生该故障后换流阀会在短时间内闭锁，但换流阀闭锁后仍存在对换流阀上桥臂持续充电的故障回路，导致换流阀内子模块出现严重过压现象，危及设备安全。为了降低子模块续流过电压程度，在昆柳龙直流输电工程中将柔性直流换流阀每个桥臂上并联避雷器，通过并联避雷器吸收冗余功率以抑制桥臂子模块过电压，但这种过电压抑制方法需在换流阀中增加避雷器设备，增大了设备制造难度和成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种柔性直流输电系统及其子模块续流过电压抑制方法，用以解决现有过电压抑制方案存在成本高、设备制造难度高的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法的技术方案，当直流输电系统受端换流站阀侧发生交流接地故障后，闭锁对应故障站的换流阀，通过控制与故障换流阀并联的直流耗能装置持续投入以吸收系统冗余功率，将直流侧电压控制在设定范围内。
[0008]本专利技术提供了一种柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，该方法借助系统中已配置的直流耗能装置在故障后持续投入以吸收系统冗余功率，将直流电压限制在一定范围内，保障故障换流阀中子模块不出现严重过压现象。本专利技术所提策略易于实现且不增加系统设备制造难度和成本。
[0009]进一步地，所述直流输电系统采用直流侧中性线接地方式，系统接线方式为对称双极接线；系统至少包含一个功率送端换流站和一个功率受端换流站，受端换流站的每个换流阀直流侧均并联了直流耗能装置。
[0010]进一步地，功率受端换流站交流侧发生接地故障后，经过一定时间的通讯延时，功率送端换流站与故障换流阀处于同一极的送端换流阀闭锁，系统功率转由另一极的送端换流阀传输。
[0011]对于对称双极接线的输电系统，在受端的故障换流阀闭锁后，控制同一极的送端
换流阀闭锁，同时系统切换通过无故障的另一极传输功率，可以实现功率输出不中断，保障系统的可靠性。
[0012]进一步地，为了可靠降低子模块续流过电压，避免子模块损坏，所述直流耗能装置在收到系统下发的换流阀故障信号后，持续投入直流耗能装置，直到故障换流阀交流侧的断路器跳开，直流耗能装置再退出。
[0013]一般情况下直流耗能装置是根据直流电压的大小动态控制投入或退出的状态，本专利技术通过系统下发的信号让直流耗能持续投入，可更好的地将直流电压控制在一定范围内。
[0014]进一步地，所述直流输电系统采用的换流阀为基于半桥子模块，或基于全桥子模块，或基于半桥子模块与全桥子模块混合的模块化多电平换流器。
[0015]本专利技术的一种柔性直流输电系统的技术方案，至少包含一个功率送端换流站和一个功率受端换流站，受端换流站的每个换流阀直流侧均并联了直流耗能装置；当所述受端换流站阀侧发生交流接地故障后，闭锁对应故障站的换流阀，通过控制与故障换流阀并联的直流耗能装置持续投入以吸收系统冗余功率，将直流侧电压控制在设定范围内。
[0016]进一步地，柔性直流输电系统采用直流侧中性线接地方式，柔性直流输电系统采用直流侧中性线接地方式，系统接线方式为对称双极接线。
[0017]进一步地，功率受端换流站交流侧发生接地故障后，经过一定时间的通讯延时，功率送端换流站与故障换流阀处于同一极的送端换流阀闭锁，系统功率转由另一极的送端换流阀传输。
[0018]进一步地，所述直流耗能装置在收到系统下发的换流阀故障信号后，持续投入直流耗能装置，直到故障换流阀交流侧的断路器跳开，直流耗能装置再退出。
[0019]进一步地，直流输电系统采用的换流阀为基于半桥子模块，或基于全桥子模块，或基于半桥子模块与全桥子模块混合的模块化多电平换流器。
[0020]在本专利技术的柔性直流输电系统中，通过控制系统中已经配置的直流耗能装置在故障后持续投入以吸收冗余功率，将直流侧电压限制在一定范围内，避免故障换流阀中子模块出现严重过压现象，保障系统设备安全，这种续流过电压抑制策略易于实现且不增加系统设备制造难度和成本。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的对称双极接线方式的柔性直流输电系统结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的由纯半桥子模块组成换流阀的拓扑结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的换流阀交流侧C相接地故障闭锁后C相上桥臂续流充电回路示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的换流阀交流侧C相接地故障闭锁后A相上桥臂续流充电回路示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的换流阀交流侧故障后直流耗能装置配合抑制子模块续流过电压的过程流程图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0027]请参照图1，对称双极接线方式的柔性直流输电系统主要包括送端换流站和受端换流站，送端换流站交流侧与新能源电站连接，受端换流站交流侧与交流电网连接，送端换流站直流侧与受端换流站直流侧通过直流输电线连接。受端换流站的正极换流阀和负极换流阀直流侧各并联一个直流耗能装置，双极系统在中性线靠近受端换流站处设置接地点。
[0028]请参照图2，柔性直流输电系统中送端换流站的换流阀和受端换流站的换流阀都是由纯半桥子模块组成的模块化多电平换流器，图中桥臂上每个模块(SM)都采用一个半桥子模块(HBSM)。
[0029]请参照图3和图4，当受端换流站正极换流阀交流侧发生C相接地故障时，换流阀桥臂电流会快速升高并触发换流阀过流保护，使发生故障的换流阀快速闭锁。换流阀闭锁后，直流侧电压会继续对故障相上桥臂子模块充电，续流充电回路如图3所示。
[0030]由于换流阀在额定工况下单桥臂能输出的最大电压与直流电压基本相等，因此该故障续流充电回路中故障相(C相)上桥臂的子模块电压在额定值附近。
[0031]如图4所示为闭锁换流阀的非故障相(A相)上桥臂续流充电回路示意图，该回路中由直流电压叠加阀侧线电压峰值给A相上桥臂充电，在该充电回路中桥臂单个子模块的电压Usm计算公式如下：
[0032][0033]式中，U
dc
为直流侧电压，U
valve
为阀侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，其特征在于，当直流输电系统受端换流站阀侧发生交流接地故障后，闭锁对应故障站的换流阀，通过控制与故障换流阀并联的直流耗能装置持续投入以吸收系统冗余功率，将直流侧电压控制在设定范围内。2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，其特征在于，所述直流输电系统采用直流侧中性线接地方式，系统接线方式为对称双极接线；系统至少包含一个功率送端换流站和一个功率受端换流站，受端换流站的每个换流阀直流侧均并联了直流耗能装置。3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，其特征在于，功率受端换流站交流侧发生接地故障后，经过一定时间的通讯延时，功率送端换流站与故障换流阀处于同一极的送端换流阀闭锁，系统功率转由另一极的送端换流阀传输。4.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，其特征在于，所述直流耗能装置在收到系统下发的换流阀故障信号后，持续投入直流耗能装置，直到故障换流阀交流侧的断路器跳开，直流耗能装置再退出。5.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统子模块续流过电压抑制方法，其特征在于，所述直流输电系统采用的换流阀为基于半桥子模块，或基于全桥子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王先为，韩坤，平明丽，杨美娟，刘欣和，刘路路，牛翀，朱兆芳，李政，梁佩佩，
申请(专利权)人：许继集团有限公司西安许继电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：