CN111273114A - 一种柔性直流输电系统statcom模式的运行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，包括A相隔离开关、单相交流电压发生器AC、B相隔离开关、C相隔离开关和限流电阻R，其中，所述柔性直流输电换流阀的一相交流侧通过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；所述柔性直流输电换流阀的剩余两相交流侧分别连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关的C相隔离开关的另一端并联连接限流电阻R；所述限流电阻R的另一端连接单相交流电压发生器AC的接地端。

Description

一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，具体涉及一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法。

背景技术

柔性直流输电系统以其独特的技术优势，非常适合电网互联、海上风电并网、孤岛供电等领域。

柔性直流输电系统在并网前需要进行STATCOM运行试验对换流阀测试，在无电网电力供应的情况下，通常需要配置大功率柴油发电机供电，成本高昂，尤其对于复杂海洋环境的海上平台，运输困难，给测试带来了很大的难度，因此亟需一种即经济便捷且容易实现的方法解决换流阀测试的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，解决了现有的换流阀测试方法中存在的测试成本高的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，包括A相隔离开关、单相交流电压发生器AC、B相隔离开关、C相隔离开关和限流电阻R，其中，所述柔性直流输电换流阀的一相交流侧通过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；所述柔性直流输电换流阀的剩余两相交流侧分别连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关的C相隔离开关的另一端并联连接限流电阻R；所述限流电阻R的另一端连接单相交流电压发生器AC的接地端。

优选地，所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器连接；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后连接限流电阻R，所述限流电阻R的另一端接单相交流电压发生器的接地端；

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器连接；所述B相下桥臂电抗器连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及B相隔离开关；所述C相桥臂电抗器连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器AC的接地端。

优选地，所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器的另一端均连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂电抗器，所述A相上桥臂电抗器连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容；所述A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端的依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器均连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂电抗器，所述A相下桥臂电抗器连接A相下桥臂的模块下臂反并联二极管；所述A相下桥臂的模块下臂反并联二极管经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器的输出端。

优选地，所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端；

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT和A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器依次连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管和B相隔离开关；所述C相下桥臂电抗器依次连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端。

优选地，所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；所述C相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器并联后连接A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器依次连接A相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及C相下桥臂电抗器；

所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器并联后依次连接A相下桥臂电抗器、A相下桥臂的模块下臂反并联二极管和A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端。

一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，基于所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，包括以下步骤：

该调试方法包括充电阶段和解锁阶段，其中，充电阶段：采用单相交流电压发生器AC向柔性直流输电换流阀供电，使用限流电阻R限制供电回路电流，通过不控充电和主动充电模式将子模块电压充至子模块额定电压值；

解锁阶段：先断开三相隔离开关与单相交流电压发生器AC之间的接线，解锁柔性直流输电换流阀进行空载开环发波，利用模块电容中存储的能量，开展STATCOM调试模式的测试，完成柔性直流输电换流阀的相关功能验证。

优选地，步骤1，断开柔性直流输电系统中的柔直系统变压器阀侧连接的交流断路器，闭合与单相交流电压发生器AC连接的三项隔离开关，将柔性直流输电换流阀接入单相交流电压发生器AC和限流电阻R；

步骤2，缓慢抬升单相交流电压发生器AC的电压，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电，直至单相交流电压发生器AC的电压达到设定值后停止升压；

步骤3，按设定的上升斜率切除每个控制周期内所有功率子模块中电压排序高的部分模块进行可控充电，将模块电压充至额定；

步骤4，断开与单相交流电压发生器AC连接的三相隔离开关；等待解锁进行空载开环发波试验；

步骤5，对柔性直流输电换流阀进行空载发波试验；

步骤6，待测试完成后，结束试验。

优选地，步骤2中，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电时，单相交流电压发生器AC的最低电压应满足下式：

其中，U_{s_min}为电压发生器最低电压有效值，N为换流阀单桥臂的模块数，U_sm1为模块取能电源可靠带电电压，U_R为限流电阻R上的电压降。

优选地，步骤3中，切除每个控制周期内所有功率子模块中电压排序高的部分模块；所述部分模块的上限为：

其中，N_off为模块电压上升至额定需要切除的上限，U_{sm_rate}为模块额定电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，所述的单相交流电压发生器相比传统的三相大功率柴油发电机，结构简单、成本低，运输方便；

2、本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，所述的限流电阻接于单相交流电压发生器的接地端，在限制充电电流的同时降低了绝缘要求；

3、本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，所述解锁阶段断开了交流侧三相隔离开关，不再依赖交流电压发生器供电，依靠子模块电容中存储的能量开展STATCOM运行试验，进一步降低了对交流电压发生器的选型要求；

4、本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统及方法，所述运行系统结构简单、操作方便，包含了完整的不控充电、可控充电和解锁运行三个阶段，满足验证海上柔直换流阀基本性能的要求。

附图说明

图1是本发明提供的柔性直流输电系统换流阀STATCOM调试系统拓扑图；

图2是本发明提供的柔性直流输电系统换流阀STATCOM调试系统方法流程图；

图3是本发明提供的单相交流电压发生器正半波电压不控整流充电路径图；

图4是本发明提供的单相交流电压发生器负半波电压不控整流充电路径图；

图5是本发明提供的单相交流电压发生器正半波电压可控整流充电路径图；

图6是本发明提供的单相交流电压发生器负半波电压可控整流充电路径图；

图7是本发明提供的换流阀解锁开环发波STATCOM空载调试模式的电流路径图；

图8是本发明涉及的实施例对应的详细仿真波形图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，包括A相隔离开关、单相交流电压发生器AC、B相隔离开关、C相隔离开关和限流电阻R，其中，所述柔性直流输电换流阀的一相交流侧通过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；所述柔性直流输电换流阀的剩余两相交流侧分别连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关的C相隔离开关的另一端并联连接限流电阻R；所述限流电阻R的另一端连接单相交流电压发生器AC的接地端，将限流电阻R与单相交流电压发生器AC的接地端连接，能够降低限流电阻R的电压绝缘等级，从而降低限流电阻R的成本。

所述柔性直流输电换流阀的包含六个桥臂，每个桥臂由若干半桥模块组成。

所述柔性直流输电换流阀的直流侧为空载接线。

本发明提供的本发明提供的一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，包括充电阶段和解锁阶段，其中，充电阶段采用单相交流电压发生器AC向柔性直流输电换流阀供电，使用限流电阻R限制供电回路电流，通过不控充电和主动充电模式将子模块电压充至该子模块的额定电压值；解锁阶段先断开三相隔离开关与单相交流电压发生器AC之间的接线，解锁柔性直流输电换流阀进行空载开环发波，利用模块电容中存储的能量，开展STATCOM调试模式的测试，完成柔性直流输电换流阀的相关功能验证。

所述充电阶段，通过不控充电模式将子模块电压充至该子模块的额定电压值时，单相交流电压发生器AC正半波电压不控整流充电的充电路径如图3所示：

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器连接；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后连接限流电阻R，所述限流电阻R的另一端接单相交流电压发生器的接地端；实现柔性直流输电换流阀的B相上桥臂模块电容和C相上桥臂模块电容充电。

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器连接；所述B相下桥臂电抗器连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及B相隔离开关；所述C相桥臂电抗器连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器AC的接地端；实现柔性直流输电换流阀的A相下桥臂模块电容充电。

所述充电阶段，通过不控充电模式将子模块电压充至该子模块的额定电压值时，单相交流电压发生器AC负半波电压不控整流充电的充电路径如图4所示：

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器的另一端均连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂电抗器，所述A相上桥臂电抗器连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容；所述A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；实现A相上桥臂模块电容充电。

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端的依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器均连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂电抗器，所述A相下桥臂电抗器连接A相下桥臂的模块下臂反并联二极管；所述A相下桥臂的模块下臂反并联二极管经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器的输出端；实现B相下桥臂模块电容和C相下桥臂模块电容充电。

所述充电阶段，通过可控充电模式将子模块电压充至该子模块的额定电压值时，单相交流电压发生器AC正半波电压可控整流充电的充电路径如图5所示：

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端；实现B相上桥臂处于投入状态的模块电容和C相上桥臂处于投入状态的模块电容充电。

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT和A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器依次连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管和B相隔离开关；所述C相下桥臂电抗器依次连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端；实现A相下桥臂处于投入状态的模块电容充电。

所述充电阶段，通过可控充电模式将子模块电压充至该子模块的额定电压值时，单相交流电压发生器AC负半波电压可控整流充电的充电路径如图6所示：

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；所述C相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器并联后连接A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器依次连接A相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；实现A相上桥臂处于投入状态的模块电容充电。

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器并联后依次连接A相下桥臂电抗器、A相下桥臂的模块下臂反并联二极管和A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；实现B相下桥臂处于投入状态的模块电容和C相下桥臂处于投入状态的模块电容充电。

解锁阶段，解锁柔性直流输电换流阀进行空载开环发波STATCOM空载调试模式，由于柔性直流输电换流阀的交流侧和直流侧均断开电气接线，换流阀中的电流只在内部循环流通，换流阀各相上下桥臂电流方向一致，大小相同，换流阀三相电流叠加为零，与交流电网三相对称电流类似；所述换流阀电流有六种流通路径，分别是：

第一种是A相电流流向B相、C相，即A相处于投入状态的模块电容放电，B相、C相处于投入状态的模块电容充电；

第二种是A相、B相电流流向C相，即A相、B相处于投入状态的模块电容放电，C相处于投入状态的模块电容充电；

第三种是B相电流流向C相、A相，即B相处于投入状态的模块电容放电，C相、A相处于投入状态的模块电容充电；

第四种是B相、C相电流流向A相，即B相、C相处于投入状态的模块电容放电，A相处于投入状态的模块电容充电；

第五种是C相电流流向A相、B相，即C相处于投入状态的模块电容放电，A相、B相处于投入状态的模块电容充电；

第六种是C相、A相电流流向B相，即C相、A相处于投入状态的模块电容放电，B相处于投入状态的模块电容充电。

以图7所示的第一种为例，换流阀A相电流流向B相和C相为例，所述电流路径1为：

A相上桥臂和下桥臂处于投入状态的模块上臂IGBT和模块电容、处于切除状态的模块下臂反并联二极管、及桥臂电抗器连接B相上桥臂和下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、及桥臂电抗器。

所述电流路径2为：

A相上桥臂和下桥臂处于投入状态的模块上臂IGBT和模块电容、处于切除状态的模块下臂反并联二极管、及桥臂电抗器连接C相上桥臂和下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、及桥臂电抗器，A相处于投入状态的模块电容放电，B相、C相处于投入状态的模块电容充电。

具体的步骤如下：

步骤1，断开柔性直流输电系统中的变压器阀侧连接的交流断路器，闭合与单相交流电压发生器AC连接的三项隔离开关，将柔性直流输电换流阀接入单相交流电压发生器AC和限流电阻R；

步骤2，为限制模块电容的充电速度，降低供电电源电流，可缓慢抬升交流电压发生器电压，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电，当单相交流电压发生器AC电压达到设定值后停止升压；

步骤3，不控整流充电过程中，子模块取能电源带电，具备驱动模块开关器件的条件，不控整流充电结束后进入可控充电，可控充电阶段按一定上升斜率切除每个控制周期内所有功率子模块中电压排序高的一部分模块，进行可控充电，将模块电压充至额定，模块数切除上限应能使模块电压达到额定；

步骤4，模块电压充至额定后，断开与单相交流电压发生器AC连接的A相隔离开关断开并联相相间的隔离开关，等待解锁进行空载开环发波试验；

步骤5，对柔性直流输电换流阀进行空载发波试验，具体地：开环生成三相对称的调制波，然后生成换流阀六个桥臂的导通模块数，通过排序算法生成各个模块开关器件的触发信号，进行空载发波功能性试验；

步骤6，待测试完成后，结束试验，对记录的测试问题进行整改。

进一步，所述步骤2中，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电时，单相交流电压发生器AC的最低电压应满足下式：

单相交流电压发生器AC升压后最终的电压应能使功率子模块取能电源可靠带电，单相交流电压发生器AC的最低电压为：

其中，U_{s_min}为电压发生器最低电压有效值，N为换流阀单桥臂的模块数，U_sm1为模块取能电源可靠带电电压，U_R为限流电阻R上的电压降。

进一步，所述步骤3中，可控充电阶段，为使模块电压从不控整流充电结束后的电压上升至额定电压，需要切除一部分模块，使充电回路中的模块数减少，从而使模块电压抬升，则切除模块数上限为：

其中，N_off为模块电压上升至额定需要切除的上限，U_{sm_rate}为模块额定电压；

模块切除数的上升斜率影响交流电压发生器的电流，上升速率越大，模块电容受充电速度影响不能快速平衡充电回路的电势，将使单相交流电压发生器AC的电流增大，因此需要匹配模块切除速率将交流电流限制在交流电压发生器耐受范围内。

进一步，所述步骤5中，在断开单相交流电压发生器AC后，换流阀无补能电源，而模块取能电源、均压电阻、开关器件投切过程产生的损耗及阀塔串联电阻均在持续消耗模块电容中的能量，使模块电压持续下降，为延缓模块电压下降速度，可减小开环调制波峰值，减少投切模块数，降低开关频率，降低桥臂电流，从而降低开关器件损耗。

进一步，步骤6中，为保证换流阀能可靠闭锁，需要在取能电源掉电前结束测试，当模块平均电压低于设定值时(模块平均电压设定值＞模块取能电源掉电电压)，闭锁换流阀，结束试验，待测试完成后，对记录的测试问题进行整改。

进一步，所述STATCOM运行策略可解决柔直换流阀启动及开环发波的功能性验证。

如图8所示，本发明实施例对应的详细仿真波形分别为直流电压、模块电压、桥臂电流、电源电流；其中，阶段一为不控整流充电，随着交流电压发生器电压缓慢抬升，直流电压、模块电压、桥臂电流、电源电流均随之升高，当交流电压发生器达到电压设定值后，在达到新的平衡态下，桥臂电流和电源电流适当降低，直流电压和模块电压基本不变；阶段二为可控充电，随着切除模块数增加，模块充电电压小于切除模块失去的电压，直流电压会稍微下降，模块电压、桥臂电流、电源电流均随之升高，当切除模块数达到上限，模块电压趋于稳定，在达到新的平衡态下，桥臂电流和电源电流适当降低；阶段三为换流阀解锁开环发波进入STATCOM空载调试模式，随着模块电容中能量的减少，直流电压、模块电压、桥臂电流均随之降低。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (9)

1.一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，其特征在于，包括A相隔离开关、单相交流电压发生器AC、B相隔离开关、C相隔离开关和限流电阻R，其中，所述柔性直流输电换流阀的一相交流侧通过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；所述柔性直流输电换流阀的剩余两相交流侧分别连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关的C相隔离开关的另一端并联连接限流电阻R；所述限流电阻R的另一端连接单相交流电压发生器AC的接地端。

2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，其特征在于，所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器连接；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后连接限流电阻R，所述限流电阻R的另一端接单相交流电压发生器的接地端；

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容，以及A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别与柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器连接；所述B相下桥臂电抗器连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及B相隔离开关；所述C相桥臂电抗器连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器AC的接地端。

3.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，其特征在于，所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器的另一端均连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂电抗器，所述A相上桥臂电抗器连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容；所述A相上桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端的依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂的模块上臂反并联二极管和模块电容和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器均连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂电抗器，所述A相下桥臂电抗器连接A相下桥臂的模块下臂反并联二极管；所述A相下桥臂的模块下臂反并联二极管经过A相隔离开关连接单相交流电压发生器的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，其特征在于，所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相上桥臂的模块下臂反并联二极管和A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器依次连接B相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及B相隔离开关；所述C相上桥臂电抗器依次连接C相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT，以及C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端；

所述单相交流电压发生器AC的输出端经过A相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的A相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT和A相下桥臂电抗器；所述A相下桥臂电抗器分别连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器；所述B相下桥臂电抗器依次连接B相下桥臂的模块下臂反并联二极管和B相隔离开关；所述C相下桥臂电抗器依次连接C相下桥臂的模块下臂反并联二极管C相隔离开关；所述B相隔离开关和C相隔离开关并联后经过限流电阻R连接单相交流电压发生器的接地端。

5.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，其特征在于，所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；所述B相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的B相上桥臂的模块上臂反并联二极管和B相上桥臂电抗器；所述C相隔离开关依次连接柔性直流输电换流阀的C相上桥臂的模块上臂反并联二极管和C相上桥臂电抗器；所述B相上桥臂电抗器和C相上桥臂电抗器并联后连接A相上桥臂电抗器；所述A相上桥臂电抗器依次连接A相上桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端；

所述单相交流电压发生器AC的接地端经过限流电阻R并联连接B相隔离开关和C相隔离开关；B相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的B相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及B相下桥臂电抗器；C相隔离开关的另一端依次连接柔性直流输电换流阀的C相下桥臂处于投入状态的模块上臂反并联二极管和模块电容、处于切除状态的模块下臂的IGBT、以及C相下桥臂电抗器；

所述B相下桥臂电抗器和C相下桥臂电抗器并联后依次连接A相下桥臂电抗器、A相下桥臂的模块下臂反并联二极管和A相隔离开关；所述A相隔离开关连接单相交流电压发生器AC的输出端。

6.一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，其特征在于，基于权利要求1-5中任一项所述的一种柔性直流输电系统STATCOM模式的运行系统，包括以下步骤：

该调试方法包括充电阶段和解锁阶段，其中，充电阶段：采用单相交流电压发生器AC向柔性直流输电换流阀供电，使用限流电阻R限制供电回路电流，通过不控充电和主动充电模式将子模块电压充至子模块额定电压值；

解锁阶段：先断开三相隔离开关与单相交流电压发生器AC之间的接线，解锁柔性直流输电换流阀进行空载开环发波，利用模块电容中存储的能量，开展STATCOM调试模式的测试，完成柔性直流输电换流阀的相关功能验证。

7.根据权利要求6所述的一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，其特征在于，步骤1，断开柔性直流输电系统中的柔直系统变压器阀侧连接的交流断路器，闭合与单相交流电压发生器AC连接的三项隔离开关，将柔性直流输电换流阀接入单相交流电压发生器AC和限流电阻R；

步骤2，缓慢抬升单相交流电压发生器AC的电压，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电，直至单相交流电压发生器AC的电压达到设定值后停止升压；

步骤3，按设定的上升斜率切除每个控制周期内所有功率子模块中电压排序高的部分模块进行可控充电，将模块电压充至额定；

步骤4，断开与单相交流电压发生器AC连接的三相隔离开关；等待解锁进行空载开环发波试验；

步骤5，对柔性直流输电换流阀进行空载发波试验；

步骤6，待测试完成后，结束试验。

8.根据权利要求7所述的一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，其特征在于，步骤2中，对柔性直流输电换流阀模块进行不控整流充电时，单相交流电压发生器AC的最低电压应满足下式：

其中，U_{s_min}为电压发生器最低电压有效值，N为换流阀单桥臂的模块数，U_sm1为模块取能电源可靠带电电压，U_R为限流电阻R上的电压降。

9.根据权利要求8所述的一种海上柔性直流输电换流阀系统的简化调试方法，其特征在于，步骤3中，切除每个控制周期内所有功率子模块中电压排序高的部分模块；所述部分模块的上限为：

其中，N_off为模块电压上升至额定需要切除的上限，U_{sm_rate}为模块额定电压。

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