CN111817336A - 一种直流输电系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流输电系统控制方法，直流输电系统包括：全桥型MMC换流器模块，全桥型MMC换流器模块与直流输电系统受端LCC换流器模块并联运行，控制方法包括如下步骤：收到起动解锁命令后，受端LCC换流器模块发出触发脉冲信号；全桥型MMC换流器收到触发脉冲信号后起动解锁；受端LCC换流器模块建立直流电压到额定值；送端LCC换流器模块检测到直流电压大于第二预设比例值，建立直流电流为第三预设比例值；同时全桥型MMC换流器模块切换到零直流电流控制，直流输电系统进入稳态阶段。通过与受端LCC换流器模块并联的全桥型MMC换流器模块，在逆变侧交流故障时为受端LCC换流器模块提供了泄流通路及无功功率支撑，提高了受端LCC换流器模块抵御连续换相失败能力。

Description

一种直流输电系统控制方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，特别涉及一种直流输电系统控制方法。

背景技术

特高压直流单回输送容量的不断提升，使得电网“强直弱交”特征显现，主要体现在：一是受端电网多为负荷中心，多直流馈入落点集中，各逆变站间电气距离较近，换流站近区交流系统故障可能导致多回直流同时发生换相失败；二是送端电网为能源集中区域，交流系统联系相对薄弱，若逆变侧换相失败引起直流功率输送发生暂时中断，将导致送端电网部分火电机组超速、风电机组因低压或高压大规模脱网、部分重要断面发生功率越限等隐患，严重威胁系统安全稳定运行。综上，由于交直流混联电网中“交直流耦合、送受端耦合”两大特性同时凸显，受端交流系统的单一故障，可能会引起送端大规模机组脱网或重要断面功率越限。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种直流输电系统控制方法，通过与直流输电系统受端LCC换流器模块并联一个全桥型MMC换流器模块，使直流输电系统逆变侧交流故障时为受端LCC换流器模块提供了泄流通路，并为受端交流系统提供了无功功率支撑，提高了受端LCC换流器模块抵御连续换相失败的能力，保证直流输电系统的安全、可靠和稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种直流输电系统控制方法，直流输电系统包括：全桥型MMC换流器模块，所述全桥型MMC换流器模块与所述直流输电系统的受端LCC换流器模块并联运行，所述控制方法包括如下步骤：

在接收起动解锁命令后，控制所述受端LCC换流器模块发出触发脉冲信号；

所述全桥型MMC换流器模块接收所述触发脉冲信号后起动解锁；

所述受端LCC换流器模块在解锁状态信号产生后，激活直流电压参考值斜坡函数，所述受端LCC换流器模块建立直流输电系统直流电压到额定值，其中，所述解锁状态信号包括：发出所述触发脉冲信号和所述直流电流大于所述直流电流额定值的第一预设比例值；

所述直流输电系统的送端LCC换流器模块检测到所述直流电压大于所述直流电压额定值的第二预设比例值时，控制所述直流电流为所述直流电流额定值的第三预设比例值；

所述全桥型MMC换流器模块按照所述斜坡函数斜率切换到零直流电流控制，所述直流输电系统进入稳态阶段。

进一步地，所述全桥型MMC换流器模块接收所述触发脉冲信号后起动解锁，包括：

所述全桥型MMC换流器模块的桥臂电压参考值交流分量切换为定子模块电容电压控制，其直流分量切换为定0.1p.u.所述直流电流控制；

所述全桥型MMC换流器模块在直流电流控制器作用下建立起所述直流输电系统最小连续直流电流。

进一步地，所述第一预设比例值为5％；和/或

所述第二预设比例值为80％；和/或

所述第三预设比例值为10％。

进一步地，所述全桥型MMC换流器模块设置于所述直流输电系统的受端极母线和极中性母线之间。

进一步地，所述直流输电系统处于稳态阶段时，所述直流输电系统的送端LCC换流器模块定直流电流运行，所述受端LCC换流器模块定直流电流运行，所述全桥型MMC换流器模块零直流电流运行。

进一步地，所述全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；

所述全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

进一步地，所述直流输电系统处于交流故障阶段时，所述全桥型MMC换流器模块为定90％故障前额定直流电流控制。

进一步地，所述全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；

所述全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

进一步地，所述接收起动解锁命令之前，还包括：

所述全桥型MMC换流器模块通过直流侧可控充电方式或交流侧可控充电方式进入热备用状态，其子模块电容电压达到额定投切值。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过与直流输电系统受端LCC换流器模块并联一个全桥型MMC换流器模块，使直流输电系统逆变侧交流故障时为受端LCC换流器模块提供了泄流通路，并为受端交流系统提供了无功功率支撑，提高了受端LCC换流器模块抵御连续换相失败的能力，保证直流输电系统的安全、可靠和稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流输电系统控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的直流输电系统控制方法逻辑示意图；

图3是本发明实施例提供的直流输电系统拓扑结构示意图；

图4是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器模块拓扑结构示意图；

图5是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器控制功能框图；

图6是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器定直流电流控制器框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明实施例提供的直流输电系统控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的直流输电系统控制方法逻辑示意图。

图3是本发明实施例提供的直流输电系统拓扑结构示意图。

图4是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器模块拓扑结构示意图。

图5是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器控制功能框图。

图6是本发明实施例提供的全桥型MMC换流器定直流电流控制器框图。

请参照图1、图2和图3，本发明实施例提供一种直流输电系统控制方法，直流输电系统包括：全桥型MMC换流器模块，全桥型MMC换流器模块与直流输电系统的受端LCC换流器模块并联运行，控制方法包括如下步骤：

S100，在接收起动解锁命令后，控制受端LCC换流器模块发出触发脉冲信号。

具体的，接收起动解锁命令之前，还包括：全桥型MMC换流器模块通过直流侧可控充电方式或交流侧可控充电方式进入热备用状态，其子模块电容电压达到额定投切值。

S200，全桥型MMC换流器模块接收触发脉冲信号后起动解锁。

S300，受端LCC换流器模块在解锁状态信号产生后，激活直流电压参考值斜坡函数，受端LCC换流器模块建立直流输电系统直流电压到额定值，其中，解锁状态信号包括：发出触发脉冲信号和直流电流大于直流电流额定值的第一预设比例值。

S400，直流输电系统的送端LCC换流器模块检测到直流电压大于直流电压额定值的第二预设比例值时，控制直流电流为直流电流额定值的第三预设比例值。

S500，全桥型MMC换流器模块按照斜坡函数斜率切换到零直流电流控制，直流输电系统进入稳态阶段。

现代电力系统的快速发展及电力电子技术的更新换代使基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术的直流输电系统取得了长足进步。MMC换流器具有可独立控制有功无功功率、不存在换相失败、可为无源孤岛系统供电等诸多优点。特别是全桥型MMC换流器，其相比与半桥型MMC换流器有独特的控制优势，FBMMC换流器比半桥型多了一个控制自由度，严格的说全桥型MMC换流器既具有电压源换流器的特性也具有电流源型换流器的特性。

具体的，全桥型MMC换流器模块接收触发脉冲信号后起动解锁，包括：全桥型MMC换流器模块的桥臂电压参考值交流分量切换为定子模块电容电压控制，其直流分量切换为定0.1p.u.直流电流控制；全桥型MMC换流器模块在直流电流控制器作用下建立起直流输电系统最小连续直流电流。

可选的，第一预设比例值为5％，第二预设比例值为80％，第三预设比例值为10％。

具体的，全桥型MMC换流器模块设置于直流输电系统的受端极母线和极中性母线之间。

在直流输电系统处于稳态阶段时，直流输电系统的送端LCC换流器模块定直流电流运行，受端LCC换流器模块定直流电流运行，全桥型MMC换流器模块零直流电流运行。在稳态阶段时，全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

受端交流系统发生单相或多相交流故障时，势必会导致常规直流输电受端LCC换流器换相失败，为避免连续换相失败的发生，交流系统电压产生的换相失败预测判据动作，全桥型MMC换流器模块立即切换为定90％故障前额定直流电流控制，为受端LCC换流器提供泄流通路，避免连续换相失败发生。在交流故障阶段时，全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

故障结束后，全桥型MMC换流器逐步切换为正常的零直流电流控制，同时，也恢复受端LCC换流器的直流功率传输。另外，交流故障期间，全桥型MMC换流器始终选择定交流系统电压控制，为受端系统提供无功功率支撑。

通过在直流输电系统设置与受端LCC换流器模块并联运行的全桥型MMC换流器，实现了在换相失败时送受端的解耦，给直流功率提供一个泄放回路，减少送端交流系统的功率波动，有效减少了流过逆变侧换流阀的直流电流，避免发生连续换相失败的问题。

本发明实施例旨在保护一种直流输电系统控制方法，直流输电系统包括：全桥型MMC换流器模块，全桥型MMC换流器模块与直流输电系统的受端LCC换流器模块并联运行，控制方法包括如下步骤：在接收起动解锁命令后，控制受端LCC换流器模块发出触发脉冲信号；全桥型MMC换流器模块接收触发脉冲信号后起动解锁；受端LCC换流器模块在解锁状态信号产生后，激活直流电压参考值斜坡函数，受端LCC换流器模块建立直流输电系统直流电压到额定值，其中，解锁状态信号包括：发出触发脉冲信号和直流电流大于直流电流额定值的第一预设比例值；直流输电系统的送端LCC换流器模块检测到直流电压大于直流电压额定值的第二预设比例值时，控制直流电流为直流电流额定值的第三预设比例值；全桥型MMC换流器模块按照斜坡函数斜率切换到零直流电流控制，直流输电系统进入稳态阶段。上述技术方案具备如下效果：

通过与直流输电系统受端LCC换流器模块并联一个全桥型MMC换流器模块，在直流输电系统逆变侧交流故障时为受端LCC换流器模块提供了泄流通路，并为受端交流系统提供了无功功率支撑，提高了受端LCC换流器模块抵御连续换相失败的能力，增强了其换相失败免疫因子，保证直流输电系统的安全、可靠和稳定运行。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种直流输电系统控制方法，其特征在于，直流输电系统包括：全桥型MMC换流器模块，所述全桥型MMC换流器模块与所述直流输电系统的受端LCC换流器模块并联运行，所述控制方法包括如下步骤：

在接收起动解锁命令后，控制所述受端LCC换流器模块发出触发脉冲信号；

所述全桥型MMC换流器模块接收所述触发脉冲信号后起动解锁；

所述受端LCC换流器模块在解锁状态信号产生后，激活直流电压参考值斜坡函数，所述受端LCC换流器模块建立直流输电系统直流电压到额定值，其中，所述解锁状态信号包括：发出所述触发脉冲信号和所述直流电流大于所述直流电流额定值的第一预设比例值；

所述直流输电系统的送端LCC换流器模块检测到所述直流电压大于所述直流电压额定值的第二预设比例值时，控制所述直流电流为所述直流电流额定值的第三预设比例值；

所述全桥型MMC换流器模块按照所述斜坡函数斜率切换到零直流电流控制，所述直流输电系统进入稳态阶段。

2.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，所述全桥型MMC换流器模块接收所述触发脉冲信号后起动解锁，包括：

所述全桥型MMC换流器模块的桥臂电压参考值交流分量切换为定子模块电容电压控制，其直流分量切换为定0.1p.u.所述直流电流控制；

所述全桥型MMC换流器模块在直流电流控制器作用下建立起所述直流输电系统最小连续直流电流。

3.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述第一预设比例值为5％；和/或

所述第二预设比例值为80％；和/或

所述第三预设比例值为10％。

4.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述全桥型MMC换流器模块设置于所述直流输电系统的受端极母线和极中性母线之间。

5.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述直流输电系统处于稳态阶段时，所述直流输电系统的送端LCC换流器模块定直流电流运行，所述受端LCC换流器模块定直流电流运行，所述全桥型MMC换流器模块零直流电流运行。

6.根据权利要求5所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；

所述全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

7.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述直流输电系统处于交流故障阶段时，所述全桥型MMC换流器模块为定90％故障前额定直流电流控制。

8.根据权利要求7所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，

所述全桥型MMC换流器模块有功类控制为定子模块电容电压控制；

所述全桥型MMC换流器模块无功类控制为定交流系统电压控制。

9.根据权利要求1所述的直流输电系统控制方法，其特征在于，所述接收起动解锁命令之前，还包括：

所述全桥型MMC换流器模块通过直流侧可控充电方式或交流侧可控充电方式进入热备用状态，其子模块电容电压达到额定投切值。

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