CN112152250B - 考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 - Google Patents
考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112152250B CN112152250B CN202010994020.0A CN202010994020A CN112152250B CN 112152250 B CN112152250 B CN 112152250B CN 202010994020 A CN202010994020 A CN 202010994020A CN 112152250 B CN112152250 B CN 112152250B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- fault
- bridge arm
- direct current
- suppression
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,包括:提取换流器的等效电阻、等效电感和等效电容参数,平波电抗器电感值,额定直流电压,电流内环PI比例参数和积分参数;根据故障电流抑制要求设置直流电流抑制控制的转角频率,计算换流器的开关系数;在内环电流控制环节,附加桥臂电流抑制控制;解锁换流站;设置发生直流极间短路故障;当检测到直流电流上升率超过UdcN/2Ldc时,启动直流抑制控制,将换流器初始开关系数改为所计算出的自适应开关系数Kc;同时投入桥臂电流抑制控制。本发明达到抑制直流故障电流的目的,降低对直流断路器开断能力的要求,防止换流器在直流断路器动作前闭锁,保证有功功率在故障期间传输不中断。
Description
技术领域
本发明涉及基于电压源换流器的高压直流输电技术控制领域,特别是一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法。
背景技术
基于电压源换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)是现代电力系统异步联网和可再生能源并网的有效技术途径,尤其是模块化多电平变换器(MMC)的高压大容量传输能力使其成为直流电网工程建设的必然选择,但与晶闸管相比,MMC中的全控电子器件在发生故障时更易因过流而损坏,阻碍了直流电网的发展。
抑制故障电流普遍的方法是通过改变子模块拓扑结构赋予MMC故障电流清除能力,例如全桥子模块和钳位双子模块,通过闭锁子模块中的IGBT,将直流电压合成为零,并阻断交流馈电电流以清除故障电流。然而,出于投资成本的考虑,现有工程基本采用基于半桥子模块的MMC。对于此类直流系统,安装直流断路器(DCCB)是隔离直流故障的主流手段。但是随着直流系统的电压等级和传输容量的提高,配套的直流断路器技术尚未成熟,直流故障电流抑制措施的研究十分重要。
现有的抑制方式主要有一种直流电网组合式故障限流装置(官二勇,董新洲,王豪.直流电网组合式故障限流装置及其运行策略研究.中国电机工程学报),该组合式故障限流装置是直流限流器和具有故障电流关断能力的柔性直流换流器的组合体;一种新型混合式直流故障限流器拓扑(韩乃峥,贾秀芳,赵西贝,许建中,赵成勇.一种新型混合式直流故障限流器拓扑.中国电机工程学报),其主限流电路采用晶闸管器件,可在直流断路器断路时将限流电感快速旁路;此两种措施都需要额外安装故障电流抑制装置,增加工程投资。一种具有直流故障限流能力的模块化多电平换流器(郝瑞祥,杨晓峰,薛尧,陈博伟,林智钦,孙湖.一种具有直流故障限流能力的模块化多电平换流器.电工技术学报),其通过在交流输出端口增加阻断IGBT及其旁路吸收回路实现故障限流,此种抑制方式中,改进型子模块拓扑增加了IGBT及其旁路吸收回路,增加了设备投资,且无法应用于现有工程。基于虚拟电感的故障电流抑制控制策略(Li X,Li Z,Zhao B,et al.HVDC Reactor ReductionMethod Based on Virtual Reactor Fault Current Limiting Control of MMC.IEEETransactions on Industrial Electronics,2019),通过控制子模块电容的放电程度建立虚拟电抗,实现故障限流的目的;自适应故障电流抑制控制策略(Ni B,Xiang W,Zhou M,etal.An Adaptive Fault Current Limiting Control for MMC and Its Application inDC Grid.IEEE Transactions on Power Delivery,2020),通过自适应地改变投入子模块的数量,达到限流的目的;此两种方式只考虑了直流故障电流的抑制,而未考虑桥臂电流的抑制,无法保证换流站在故障期间功率输送不中断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,达到抑制直流故障电流的目的,降低对直流断路器开断能力的要求;同时防止换流器在直流断路器动作前闭锁,保证有功功率在故障期间传输不中断。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,包括以下步骤:
步骤1:提取换流器的等效电阻Req、等效电感Leq和等效电容参数Ceq,平波电抗器电感值Ld,额定直流电压UdcN,电流内环PI比例参数kp和积分参数ki,直流电流实时值idc以及直流电流参考值idcref;
步骤2:根据故障电流抑制要求设置直流电流抑制控制的转角频率fz,计算换流器的开关系数其中Tb=2πfzCeqLdc,Ldc=Leq+2Ld;其中,Ta为微分系数,s为拉普拉斯算子,Tb为积分系数,Ldc为综合电感
步骤4:解锁换流站,让柔性直流系统稳定运行;
步骤5:设置发生直流极间短路故障;当检测到直流电流上升率超过UdcN/2Ldc时,启动直流抑制控制,将换流器初始开关系数改为所计算出的自适应开关系数Kc;同时投入桥臂电流抑制控制,通过抑制交流分量来降低桥臂电流;经过一段延时后,直流断路器开断故障电流,隔离故障;故障被隔离后,两个控制退出运行;
步骤6:经过一段去游离时间后,直流断路器重合闸,系统恢复运行。
进一步地,在步骤6中,去游离时间为200ms~300ms。
与现有技术相比,本发明有益效果是:通过自适应改变换流器的开关系数来重塑直流阻抗,达到抑制直流故障电流的目的,降低对直流断路器开断能力的要求。同时在电流内环中投入桥臂电流抑制控制来降低桥臂电流,防止换流器在直流断路器动作前闭锁。相比于现有方法,本发明无需投入额外的设备,并且加入了桥臂电流抑制方式,能够保证有功功率在故障期间不中断传输,提高直流系统运行的可靠性。
附图说明
图1是附加桥臂电流抑制方法图。
图2是故障电流联合抑制控制与直流断路器的配合图。
图3是两端柔性直流输电系统示意图。
图4是未加控制的故障电流与采用故障电流抑制仿真验证图。
图5是在不同参数下加入桥臂电流抑制控制后桥臂电流的波形图,fz=72Hz。
图6是在不同参数下加入桥臂电流抑制控制后桥臂电流的波形图,fz=41Hz。
图7是在不同参数下加入桥臂电流抑制控制后桥臂电流的波形图,fz=22.5Hz。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,具体如下:
一、提取换流器的等效电阻Req、等效电感Leq和等效电容参数Ceq,平波电抗器电感值Ld,额定直流电压UdcN,电流内环PI比例参数kp和积分参数ki,直流电流实时值idc以及直流电流参考值idcref。
二、根据故障电流抑制要求设置直流电流抑制控制的转角频率fz,计算换流器的开关系数其中Tb=2πfzCeqLdc,Ldc=Leq+2Ld,其中,Ta为微分系数,s为拉普拉斯算子,Tb为积分系数,Ldc为综合电感。
四、解锁换流站,让柔性直流系统稳定运行。
五、设置发生直流极间短路故障。当检测到直流电流上升率超过UdcN/2Ldc时,启动直流抑制控制,将换流器初始开关系数改为所计算出的自适应开关系数Kc,达到旁路部分子模块来降低直流故障电流的效果。同时投入桥臂电流抑制控制,通过抑制交流分量来降低桥臂电流。经过6ms的延时后,直流断路器开断故障电流,隔离故障。故障被隔离后,两个控制退出运行。
六、经过200ms~300ms的去游离时间后,直流断路器重合闸,系统恢复运行。
下面以图3的两端柔性直流输电系统为例对本发明方法技术效果进行验证:
验证方案一:直流故障电流抑制控制
设置控制参数如表1所示:
表1验证方案一控制参数
在表1三组不同参数下,6ms时刻的故障电流值分别可降低40%、49.4%和57%。仿真验证如图4所示,与未加控制的故障电流相比,本发明控制方法的故障电流抑制效果显著。
验证方案二:桥臂电流抑制控制
在表1三组不同参数下加入桥臂电流抑制控制后桥臂电流的波形如图5~图7所示。换流站闭锁时间的延长效果如表2所示。
表2不同控制参数下桥臂电流抑制效果
可见,本发明控制方法可有效降低桥臂电流,保证换流器在直流断路器开断前不被闭锁。
Claims (2)
1.一种考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:提取换流器的等效电阻Req、等效电感Leq和等效电容参数Ceq,平波电抗器电感值Ld,额定直流电压UdcN,电流内环PI比例参数kp和积分参数ki,直流电流实时值idc以及直流电流参考值idcref;
步骤2:根据故障电流抑制要求设置直流电流抑制控制的转角频率fz,计算换流器的开关系数其中Tb=2πfzCeqLdc,Ldc=Leq+2Ld;其中,Ta为微分系数,s为拉普拉斯算子,Tb为积分系数,Ldc为综合电感;
步骤4:解锁换流站,让柔性直流系统稳定运行;
步骤5:设置发生直流极间短路故障;当检测到直流电流上升率超过UdcN/2Ldc时,启动直流抑制控制,将换流器初始开关系数改为所计算出的自适应开关系数Kc;同时投入桥臂电流抑制控制,通过抑制交流分量来降低桥臂电流;经过一段延时后,直流断路器开断故障电流,隔离故障;故障被隔离后,两个控制退出运行;
步骤6:经过一段去游离时间后,直流断路器重合闸,系统恢复运行。
2.根据权利要求1所述的考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法,其特征在于,在步骤6中,去游离时间为200ms~300ms。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010994020.0A CN112152250B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 |
EP21170561.1A EP3972103B1 (en) | 2020-09-21 | 2021-04-26 | Fault current limiting method in combination with bridge-arm current suppression for vsc-hvdc |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010994020.0A CN112152250B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112152250A CN112152250A (zh) | 2020-12-29 |
CN112152250B true CN112152250B (zh) | 2021-08-27 |
Family
ID=73893469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010994020.0A Active CN112152250B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3972103B1 (zh) |
CN (1) | CN112152250B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113067361B (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-10 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 一种改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法 |
CN112886630B (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-30 | 广东电网有限责任公司阳江供电局 | 一种基于柔性直流输电并联运行系统的孤岛电压控制方法 |
CN114884035A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-09 | 东南大学 | 一种多端电网限流设备参数离散型分级优化方法 |
CN115021536B (zh) * | 2022-07-21 | 2024-06-25 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种桥臂单元模型的电压控制方法及装置 |
CN115800206B (zh) * | 2022-10-10 | 2023-12-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能系统的控制方法、装置、计算机设备及介质 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101630842A (zh) * | 2009-08-12 | 2010-01-20 | 江苏大学 | 有源电力滤波器的逆系统控制器的实现方法 |
CN105634257B (zh) * | 2015-01-30 | 2019-01-29 | 华北电力大学 | 一种基于虚拟阻抗的mmc直流侧故障电流抑制方法 |
CN106505642B (zh) * | 2016-10-18 | 2018-11-30 | 华中科技大学 | 一种交直流解耦控制方法及其在柔性直流输电系统的应用 |
CN109245582A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-18 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 混合模块化多电平换流器的直流短路故障电流清除方法 |
CN110149066B (zh) * | 2019-05-16 | 2020-05-19 | 华中科技大学 | 一种基于模型控制预测的mmc桥臂电流控制方法及系统 |
CN110783942B (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | 华中科技大学 | 一种mmc型柔性直流电网的故障限流控制方法及系统 |
-
2020
- 2020-09-21 CN CN202010994020.0A patent/CN112152250B/zh active Active
-
2021
- 2021-04-26 EP EP21170561.1A patent/EP3972103B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3972103A1 (en) | 2022-03-23 |
EP3972103B1 (en) | 2022-12-07 |
CN112152250A (zh) | 2020-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112152250B (zh) | 考虑桥臂电流抑制的柔性直流故障电流联合限制方法 | |
CN112886550B (zh) | 基于源网配合的mmc柔性直流电网自适应故障清除方法 | |
CN107069679B (zh) | 一种对称双极mmc直流侧单极接地故障穿越和恢复方法 | |
US11165330B2 (en) | Elimination of commutation failure of LCC HVDC system | |
CN108683207B (zh) | 一种混合直流换流器阀组在线投入电路和投入方法及装置 | |
Huang et al. | A new protection scheme for MMC-based MVdc distribution systems with complete converter fault current handling capability | |
EP2786479B1 (en) | Power converter | |
CN111224569B (zh) | 一种低全桥比例子模块混合型mmc及其直流故障处理策略 | |
CN107017763A (zh) | 用来保护功率转换器布置的方法和具有保护装置的功率转换器布置 | |
CN111049407B (zh) | 具有断流能力的混联型模块化多电平变换器及其控制方法 | |
CN111769530B (zh) | 大规模风电接入的柔性直流输电故障电流协同抑制方法 | |
CN109980613B (zh) | 基于改进型半桥子模块的直流配电系统故障恢复方法 | |
CN114447972B (zh) | 既有牵引变压器的贯通柔性牵引变电所及其保护配置方法 | |
CN113394760B (zh) | 一种基于电容换流的预限流型高压直流故障限流器及方法 | |
CN111740395A (zh) | 电感耦合型高压直流限流断路器拓扑结构 | |
CN116317661B (zh) | 一种am-mmc的交流启动控制方法及控制系统 | |
CN110233472B (zh) | 一种电压源换流器故障保护方法和保护装置 | |
CN108199402B (zh) | 一种直流输电系统换相失败故障恢复方法 | |
CN109787205B (zh) | 基于附加虚拟电感系数的换流器直流侧故障电流抑制方法 | |
CN113036739B (zh) | 基于子模块两级主动控制的直流故障电流抑制方法 | |
CN106786910A (zh) | 一种同时适用于mmc换流阀子模块交直流充电的方法 | |
CN113489359A (zh) | 一种具备直流故障清除能力的子模块拓扑 | |
CN114337335B (zh) | 混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置 | |
CN111600324B (zh) | 一种混合级联直流输电系统控制方法 | |
CN110165641B (zh) | 柔性直流输电系统中直流断路器的重合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |