CN105429164B - 混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法；送端交流电压跌落时，送端直流电压降低，直流电流参考值减小；当送端直流电压降低，致使触发角达到设定的最小触发角α_min时，受端控制直流电流；若送端的直流电压继续降低，则受端降低直流电压，直到受端进入设定的最小电流限制区I_min时，受端开始等待送端交流系统恢复；当送端交流系统恢复后，送端控制直流电流，受端控制直流电压，系统恢复正常运行。本发明所提出的送端低电压故障穿越方法在故障时受端接管直流电流控制权，并根据送端直流电压的变化调整电流参考值，降低受端直流电压，防止直流断流、减小受端功率损失。

Description

混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法

技术领域

本发明涉及混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，属于电力电子技术与直流输电领域。

背景技术

对传统的直流输电系统常采用基于电网换相的换流器(LCC)，当交流电压发生扰动时，受端极易发生换相失败，给交直流系统造成严重的稳定性问题。当多个直流输电通道的受端连接于同一个交流电网时，如果某一个直流通道发生了换相失败，加剧了交流系统电压波动后，可能会导致其他直流通道发生换相失败，继而可能导致系统性振荡甚至电网解列。现有技术中常采用混会直流输电系统，对于混合直流输电系统而言，当送端交流电压跌落，该端将进入最小触发角限制区，失去了直流电流和直流电压的控制功能。如果受端控制不当，送端电压可能会低于受端电压，从而导致直流断流。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，解决了混合式直流输电系统中由于对受端控制不当，送端电压可能会低于受端电压导致直流断流的问题。

本发明是通过如下方案予以实现的：

混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，

1)送端交流电压跌落时，送端直流电压降低，直流电流参考值减小；当送端直流电压降低，致使触发角达到设定的最小触发角α_min时，受端控制直流电流；

2)若送端的直流电压继续降低，则受端降低直流电压，直到受端进入设定的最小电流限制区I_min时，受端开始等待送端交流系统恢复；当送端交流系统恢复后，送端控制直流电流，受端控制直流电压，系统恢复正常运行。

进一步的，配置电网换相换流器LLC作为该系统中的送端，配置全桥模块化多电平换流器FMMC作为该系统中的受端。

进一步的，所述1)中送端直流电压降低，送端进入低压限流控制，送端直流电压继续降低，直到触发角降到设定的最小触发角α_min。

进一步的，所述2)中当受端直流电压进入低压限流控制，然后继续降低直到受端进入设定的最小电流限制区I_min。

本发明和现有技术相比的有益效果是：

本发明采用混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，当送端的直流电压降低到限值时，由受端接管直流电流控制权，随着送端直流电压的继续降低，依靠全桥子模块的过调制方式，降低受端直流电压，缓慢减小直流电流，防止受端直流电压高于送端而导致直流断流。直到受端进入最小电流限制区时，等待送端电流系统恢复。本发明所提出的送端低电压故障穿越方法在故障时受端接管直流电流控制权，并根据送端直流电压的变化调整电流参考值，降低受端直流电压，防止直流断流、减小受端功率损失。

本发明采用的是一种混合直流输电系统，在直流输电系统的主回路处的送端配置电网换相换流器(LLC)，受端配置全桥模块化多电平换流器(FMMC)。FMMC是一种新型的多电平电压源型换流器，具有无换相失败风险、有功功率和无功功率独立控制、无需配置交流滤波器和直流滤波器等优点，更具备调节交直流故障穿越的能力。

附图说明

图1是本发明实施例的混合直流输电主回路拓扑简图；

图2是本发明实施例的混合直流输电系统伏安特性曲线图；

图3是本发明实施例的受端FMMC控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，如图1所示，本实施例中实施本方法设计的混合直流输电主回路主要由送端和受端组成，送端由电网换相换流器(LLC)构成、受端由全桥模块化多电平换流器(FMMC)构成，LLC和FMMC之间通过直流线路连接、送端处还配置有交流滤波器(ACF)和直流滤波器(DCF)；该电路中还设有2个平波电抗器，分别接在靠近LCC和FMMC的直流线路上，用于抑制直流电流波动。综上，本实施例的电路为一个混合直流输电系统。

如图2所示(图中：I_d为直流电流；U_d为直流电压；I_o为直流电流额定参考值；U_o为直流电压额定参考值；CEC为电流误差控制；VDCL为低压限流控制；I_min为最小电流参考值)。基于如上所述的送端低电压故障穿越电路，混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法的具体步骤如下：

1)当直流输电系统处于稳态时，通过LCC控制直流电流，通过FMMC控制直流电压。

2)当LCC的直流电压下降时，如图2所示，送端(LLC)进入低压限流控制(VDCL)，直流电流的参考值I_o也随之减小。

3)当LCC的直流电压继续降低时，触发角也继续减小，当触发角减小至最小触发角α_min时，触发角就会被限制在α_min，这时，FMMC开始接管直流电流控制权的控制权。

4)FMMC接管直流电流控制权后，如果LCC中的直流电压继续降低，受端(FMMC)将进入低压限流控制(VDCL)。FMMC依靠全桥子模块的过调制方式，降低FMMC直流电压，缓慢减小直流电流，防止受端直流电压高于送端而导致直流断流。

5)当LCC中的交流电压恢复后，送端直流电流会迅速增大。由于受端电流裕度△I的影响，送端LCC将接管直流电流控制权，FMMC转为直流电压控制模式，系统恢复正常运行。

本发明主要通过受端FMMC接管送端LLC的控制权，从而防止送端因为直流电压过低而发生直流断流的事故。下面对桥模块化多电平换流器(FMMC)具体的控制框架进行详细说明：

桥模块化多电平换流器(FMMC)的控制框架包括：直流电压控制、直流电流控制、模式选择、外环功率控制、内环电流控制、dq/abc坐标变换、调制波计算和换流阀控制，如图3所示(图中：I_{dref_FMMC}为受端FMMC的直流电流参考值；U_{d_LCC}为送端LCC的直流电压；I_d为直流电流；U_dref为直流电压参考；P_ref为有功功率参考值；Q_ref为无功功率参考值；i_dref为内环d轴电流参考；i_qref为内环q轴电流参考值；e_{dq_ref}为dq坐标系内电势参考值；e_{abc_ref}为abc坐标系内电势参考值；U_{p_ref}为上桥臂电压参考值；U_{n_ref}为下桥臂电压参考值；CEC为电流误差控制；VDCL为低压限流控制；PI为比例积分控制器)。

该FMMC控制框架中还附带直流电流误差控制(CEC)模块。CEC模块根据直流电流误差输出直流电压参考值修正量，使两种控制模式平滑转换，且具有正斜率特性，提高系统稳定性。

该FMMC控制框架中还附带低压限流(VDCL)模块。VDCL模块根据送端的直流电压按照一定的斜率减小直流电流参考值，防止受端直流电压高于送端而导致直流断流。将送端直流电压作为低压限流(VDCL)模块的输入，，该电压的计算式为U_{d_REC}＝U_{d_INV}+I_dR，即受端直流电压与直流线路压降之和。

本发明的主要思路为送端低电压故障穿越方法在故障时受端接管直流电流控制权，实现防止直流断流。上述对针对本方法的低压穿越故障电路及FMMC的控制框架仅为优选的实施例而已，并不用于限制本发明。

在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，其特征在于，

1)送端交流电压跌落时，送端直流电压降低，直流电流参考值减小；当送端直流电压降低，致使触发角达到设定的最小触发角α_min时，受端控制直流电流；

2)若送端的直流电压继续降低，则受端降低直流电压，直到受端进入设定的最小电流限制区I_min时，受端开始等待送端交流系统恢复；当送端交流系统恢复后，送端控制直流电流，受端控制直流电压，系统恢复正常运行。

2.根据权利要求1所述的混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，其特征在于，配置电网换相换流器LLC作为该系统中的送端，配置全桥模块化多电平换流器FMMC作为该系统中的受端。

3.根据权利要求1所述的混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，其特征在于，所述1)中送端直流电压降低，送端进入低压限流控制，送端直流电压继续降低，直到触发角降到设定的最小触发角α_min。

4.根据权利要求1所述的混合直流输电系统的送端低电压故障穿越方法，其特征在于，所述2)中当受端直流电压进入低压限流控制，然后继续降低直到受端进入设定的最小电流限制区I_min。