一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，包括：根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值以及检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障；当检测出柔直换流变压器发生近区交流系统三相故障后，混合级联直流系统的送端移相并保持设定移相时间后解除移相，进入交流故障恢复过程；在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端的持续低电压的状态和交流电压幅值，混合级联直流系统的送端采用方波式功率限制模式或斜率式功率限制模式，保证混合级联直流系统的送端和受端频率稳定

【技术实现步骤摘要】
一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法


[0001]本专利技术涉及直流输电领域，特别是关于一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法
。

技术介绍

[0002]中国的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
。
中国的部分负荷中心例如华东地区，直流馈入需求不断增大，但是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方式，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，该技术方案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系统送端采用
LCC
（电网换相换流器），受端
LCC
和
VSC
（电压源换流器）虽分散接入不同的交流落点，但由于受端通常为发达地区，各落点距离依然较近，因而各交流落点之间仍然存在不同程度的电气耦合，单个换流器发生近区三相交流系统故障时，将会同时造成其余换流器网侧交流母线电压不同程度跌落，且易出现交流母线持续低电压的情况，从而引起高端
LCC
换相失败和
VSC
输出功率长时受限的连锁故障反应，送端持续注入
VSC
的直流功率严重盈余，最终导致
VSC
严重过压或消能装置能量越限，
VSC
退出运行的严重后果
。
[0004]因此，如何降低混合级联直流系统受端近区交流系统三相故障后
VSC
换流器的直流侧盈余功率，保证系统能够实现各种运行方式下出现持续低电压时的近区交流系统三相故障穿越，是混合级联直流系统安全可靠运行的关键问题，而目前现有技术至均尚未涉及
。

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直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，能够保证系统实现各种运行方式下出现持续低电压时的近区交流系统三相故障穿越
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：第一方面，提供一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，包括：根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值以及检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障；当检测出柔直换流变压器发生近区交流系统三相故障后，混合级联直流系统的送端移相并保持设定移相时间后解除移相，进入交流故障恢复过程；在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端的持续低电压的状态和交
流电压幅值，混合级联直流系统的送端采用方波式功率限制模式或斜率式功率限制模式，保证混合级联直流系统的送端和受端频率稳定
、
电压稳定和功角稳定
。
[0007]进一步地，所述根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值以及检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障，包括：实时采集混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压；根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值；根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障
。
[0008]进一步地，所述根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值，包括：对实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压进行
CLARK
变换，得到两相分量和，则交流电压幅值为： 。
[0009]进一步地，所述根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障，包括：对实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压进行正
、
负序
PARK
变换，得到
dq
正序电压分量
、
和
dq
负序电压分量
、
；根据
dq
正序电压分量
、
和
dq
负序电压分量
、
，分别计算正序电压分量幅值和负序电压分量幅值：
[0010]当满足且时，则判定柔直换流变压器出现近区交流系统三相故障，其中，为正序电压分量幅值判断阈值，为负序电压分量幅值判断阈值
。
[0011]进一步地，所述在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端的持续低电压的状态和交流电压幅值，混合级联直流系统的送端采用方波式功率限制模式或斜率式功率限制模式，保证混合级联直流系统的送端和受端频率稳定
、
电压稳定和功角稳定，包括：
在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端持续低电压的状态，混合级联直流系统的送端进入功率限制恢复模式，包括方波式功率限制模式和斜率式功率限制模式；混合级联直流系统的送端优先采用方波式功率限制模式，基于混合级联直流系统的受端的交流电压幅值，采用该模式对混合级联直流系统发生近区交流系统三相故障时进行机电
‑
电磁暂态联合仿真，确定采用方波式功率限制模式是否能够保证送端和受端交流系统频率稳定
、
电压稳定和功角稳定；当采用方波式功率限制模式无法保证送端和受端交流系统稳定时，基于混合级联直流系统的受端的交流电压幅值，采用斜率式功率限制模式，保证送端和受端的频率稳定
、
电压稳定和功角稳定
。
[0012]进一步地，所述方波式功率限制模式为：在混合级联直流系统的送端移相后功率恢复时，设置最大恢复功率限制值，将混合级联直流系统的送端最大恢复功率限制在且维持时间后，再恢复至故障前水平；所述斜率式功率限制模式为：将混合级联直流系统的受端的交流电压幅值实时通信至送端，送端根据受端的交流母线电压进行对站低电压限流，设定混合级联直流系统的低压限流曲线，其中，为当前运行方式下混合级联直流系统的额定功率，为裕度系数
。
[0013]进一步地，该方法还包括：对混合级联直流系统中柔直换流站的近区交流系统三相故障进行扫描，获取恢复电压若干毫秒以上的近区交流系统三相故障恢复过程中使消能装置吸收能量最大的持续低电压工况下的交流低电压幅值和低电压持续时间，获取的交流低电压幅值和低电压持续时间用于方波式功率限制模式中最大恢复功率限制值和维持时间的判定
。
[0014]第二方面，提供一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，包括：近区交流系统三相故障检测模块，用于根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，其特征在于，包括：根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值以及检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障；当检测出柔直换流变压器发生近区交流系统三相故障后，混合级联直流系统的送端移相并保持设定移相时间后解除移相，进入交流故障恢复过程；在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端的持续低电压的状态和交流电压幅值，混合级联直流系统的送端采用方波式功率限制模式或斜率式功率限制模式，保证混合级联直流系统的送端和受端频率稳定
、
电压稳定和功角稳定
。2.
如权利要求1所述的一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，其特征在于，所述根据混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值以及检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障，包括：实时采集混合级联直流系统中柔直换流站的柔直换流变压器网侧的三相交流电压；根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值；根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障
。3.
如权利要求2所述的一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，其特征在于，所述根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，计算混合级联直流系统的受端的交流电压幅值，包括：对实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压进行
CLARK
变换，得到两相分量和，则交流电压幅值为：
。4.
如权利要求2所述的一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，其特征在于，所述根据实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压，检测柔直换流变压器的近区交流系统三相故障，包括：对实时采集的柔直换流变压器网侧的三相交流电压进行正
、
负序
PARK
变换，得到
dq
正序电压分量
、
和
dq
负序电压分量
、
；根据
dq
正序电压分量
、
和
dq
负序电压分量
、
，分别计算正序电压分量幅值和负序电压分量幅值：
；当满足且时，则判定柔直换流变压器出现近区交流系统三相故障，其中，为正序电压分量幅值判断阈值，为负序电压分量幅值判断阈值
。5.
如权利要求1所述的一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法，其特征在于，所述在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端的持续低电压的状态和交流电压幅值，混合级联直流系统的送端采用方波式功率限制模式或斜率式功率限制模式，保证混合级联直流系统的送端和受端频率稳定
、
电压稳定和功角稳定，包括：在交流故障恢复过程中，根据混合级联直流系统的受端持续低电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峥，李探，李明，吴方劼，李政，徐莹，马玉龙，牛翀，郑宽，滕尚甫，卢亚军，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：