CN103730880A - 一种适用于mmc柔性直流子模块过压控制保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，包括以下步骤：确定三级过压控制保护定值；对第二级子模块控制器过压控制保护定值进行动态调整；对MMC柔性直流子模块进行过压控制保护。本发明提供一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，适用于大容量模块化多电平柔性直流输电系统对子模块过电压控制保护，通过阀基控制器、子模块控制器及击穿二极管保护实现对子模块过压故障的三级保护，保证过压故障子模块安全旁路及整个模块化多电平柔性直流输电系统正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护方法，具体涉及一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法。
背景技术
模块化多电平柔性直流输电系统，主要由多个子模块串并联组成的。每个子模块由电容器、急速真空开关、IGBT、SCR、取能电源等组成；每个子模块控制器通过光纤和上级阀基控制器通讯，接收阀基控制器对子模块的控制命令的同时上传子模块的状态，通过阀基控制器和子模块控制器协同控制完成对子模块的控制。
由于现在制作工艺的限制，大容量柔性直流输系统子模块当发生严重过压故障时电容器的和IGBT的两端所承受的电压非常接近器件的极限值，严重时可能会引起IGBT、电容器的爆炸。此外，单个子模块本身原因引起的故障时，为了避免故障子模块影响整个直流系统正常运行，故障子模块将通过急速真空开关旁路掉；有些系统故障，如系统震荡环流失效等，需要将所有子模块闭锁，然后动态的将子模块的过压保护值提高，以避免子模块误旁路引起更大的系统故障。
子模块在正常稳态运行时，由于功率传输、电容电压平衡控制效果、测量误差和控制系统计算误差等因素也会已经子模块电压波动，因此设定阀基控制器、子模块控制器和硬件保护的过压保护定值时应考虑到这些正常的电压波动。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，适用于大容量模块化多电平柔性直流输电系统对子模块过电压控制保护，通过阀基控制器、子模块控制器及击穿二极管保护实现对子模块过压故障的三级保护，保证过压故障子模块安全旁路及整个模块化多电平柔性直流输电系统正常运行。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定三级过压控制保护定值；
步骤2：对第二级子模块控制器过压控制保护定值进行动态调整；
步骤3：对MMC柔性直流子模块进行过压控制保护。
所述步骤1中的三级过压控制保护定值包括第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
所述第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值分别对应阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护和击穿二极管过压控制保护。
根据子模块正常运行时电压波动及通讯时延确定所述第一级阀基控制器过压控制保护定值；通过确保阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护到击穿二极管过压控制保护的保护水平依次递增且须保持级差及器件的过压极限值，确定第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
所述步骤2中，阀基控制器及子模块控制器的协同控制引起子模块过压故障原因包括子模块过压故障和MMC系统故障；检测到由于所述MMC系统故障引起的子模块过压时，闭锁所有子模块，动态调整第二级子模块控制器过压控制保护定值。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：进行阀基控制器过压控制保护；
步骤3-2：进行子模块控制器过压控制保护；
步骤3-3：进行击穿二极管过压控制保护。
所述步骤3-1中，阀基控制器实时检测MMC系统是否发生MMC系统故障，当检测到发生MMC系统故障时，关闭阀基控制器过压控制保护；当MMC系统未发生MMC系统故障，阀基控制器监测到单个子模块发生过压故障时，则旁路故障子模块。
所述步骤3-2中，子模块控制器过压控制保护由子模块内部的控制器完成，所述子模块块控制器实时监测是否发生MMC系统故障；当检测到发生MMC系统故障时，子模块控制器动态的将所述第二级子模块控制器过压控制保护定值提高；当检测到子模块电压高于子模块控制器过压控制保护定值时，则旁路过压子模块。
所述步骤3-3中，检测到子模块的电压高于所述第三级击穿二极管过压控制保护定值时，旁路过压子模块，完成击穿二极管过压控制保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.对子模块过压故障有包括阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护和击穿二极管过压控制保护共三级过压控制保护，可快速、准确的旁路过压故障的子模块，即使在阀基控制器过压控制保护和子模块控制器过压控制保护同时出错的情况下，最后击穿二极管过压控制保护可以确保旁路有过压故障的子模块；
2.通过阀基控制器及子模块控制器的协同控制可以区分子模块过压故障的原因，可以将子模块的过压故障原因分成子模块过压故障和MMC系统故障，根据引起子模块过压故障类型不同动态调整子模块过压保护定值；
3.可以快速旁路由于子模块本身故障引起过压的子模块；同时在由于MMC系统故障引起的子模块过压时，动态调整子模块过压保护定值，以避免子模块误旁路引起更大的系统故障。
附图说明
图1是用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法流程图；
图2是三级过压控制保护定值示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，本发明提供一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定三级过压控制保护定值；
步骤2：对第二级子模块控制器过压控制保护定值进行动态调整；
步骤3：对MMC柔性直流子模块进行过压控制保护。
如图2，所述步骤1中的三级过压控制保护定值包括第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
所述第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值分别对应阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护和击穿二极管过压控制保护。
阀基控制器过压保护是第一级保护水平，用于根据系统故障类型确定闭锁/旁路换流阀子模块；子模块控制器过压保护是第一级阀基控制器过压保护的后备保护，用于快速旁路换流阀子模块；而击穿二极管过压保护则是子模块的最后一级保护，也用于前两级保护失效后快速旁路故障子模块。
根据子模块正常运行时电压波动及通讯时延确定所述第一级阀基控制器过压控制保护定值；通过确保阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护到击穿二极管过压控制保护的保护水平依次递增且须保持级差及器件的过压极限值，确定第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
所述步骤2中，阀基控制器及子模块控制器的协同控制引起子模块过压故障原因包括子模块过压故障和MMC系统故障；检测到由于所述MMC系统故障引起的子模块过压时，闭锁所有子模块，动态调整第二级子模块控制器过压控制保护定值。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：进行阀基控制器过压控制保护；
步骤3-2：进行子模块控制器过压控制保护；
步骤3-3：进行击穿二极管过压控制保护。
所述步骤3-1中，阀基控制器实时检测MMC系统是否发生MMC系统故障，当检测到发生MMC系统故障时，关闭阀基控制器过压控制保护；当MMC系统未发生MMC系统故障，阀基控制器监测到单个子模块发生过压故障时，则旁路故障子模块。
所述步骤3-2中，子模块控制器过压控制保护由子模块内部的控制器完成，所述子模块块控制器实时监测是否发生MMC系统故障；当检测到发生MMC系统故障时，子模块控制器动态的将所述第二级子模块控制器过压控制保护定值提高；当检测到子模块电压高于子模块控制器过压控制保护定值时，则旁路过压子模块。
所述步骤3-3中，检测到子模块的电压高于所述第三级击穿二极管过压控制保护定值时，旁路过压子模块，完成击穿二极管过压控制保护。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定三级过压控制保护定值；
步骤2：对第二级子模块控制器过压控制保护定值进行动态调整；
步骤3：对MMC柔性直流子模块进行过压控制保护。
2.根据权利要求1所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤1中的三级过压控制保护定值包括第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
3.根据权利要求2所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述第一级阀基控制器过压控制保护定值、第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值分别对应阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护和击穿二极管过压控制保护。
4.根据权利要求3所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：根据子模块正常运行时电压波动及通讯时延确定所述第一级阀基控制器过压控制保护定值；通过确保阀基控制器过压控制保护、子模块控制器过压控制保护到击穿二极管过压控制保护的保护水平依次递增且须保持级差及器件的过压极限值，确定第二级子模块控制器过压控制保护定值和第三级击穿二极管过压控制保护定值。
5.根据权利要求1所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤2中，阀基控制器及子模块控制器的协同控制引起子模块过压故障原因包括子模块过压故障和MMC系统故障；检测到由于所述MMC系统故障引起的子模块过压时，闭锁所有子模块，动态调整第二级子模块控制器过压控制保护定值。
6.根据权利要求5所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：进行阀基控制器过压控制保护；
步骤3-2：进行子模块控制器过压控制保护；
步骤3-3：进行击穿二极管过压控制保护。
7.根据权利要求6所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤3-1中，阀基控制器实时检测MMC系统是否发生MMC系统故障，当检测到发生MMC系统故障时，关闭阀基控制器过压控制保护；当MMC系统未发生MMC系统故障，阀基控制器监测到单个子模块发生过压故障时，则旁路故障子模块。
8.根据权利要求6所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤3-2中，子模块控制器过压控制保护由子模块内部的控制器完成，所述子模块块控制器实时监测是否发生MMC系统故障；当检测到发生MMC系统故障时，子模块控制器动态的将所述第二级子模块控制器过压控制保护定值提高；当检测到子模块电压高于子模块控制器过压控制保护定值时，则旁路过压子模块。
9.根据权利要求6所述的适用于MMC柔性直流子模块过压控制保护方法，其特征在于：所述步骤3-3中，检测到子模块的电压高于所述第三级击穿二极管过压控制保护定值时，旁路过压子模块，完成击穿二极管过压控制保护。
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