ES2872027T3 - Método y sistema para localización de fallas y recuperación del convertidor de fuente de voltaje - Google Patents

Método y sistema para localización de fallas y recuperación del convertidor de fuente de voltaje Download PDF

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Abstract

Un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje que comprende al menos dos estaciones convertidoras de fuente de voltaje, caracterizado porque: bloquea el convertidor de fuente de voltaje cuando se detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un primer umbral Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo Δt1 establecido; para cada estación convertidora de fuente de voltaje, determinar dicha estación convertidora como una estación defectuosa si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de dicha estación convertidora permanece mayor que un segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo Δt2 establecido en el período de bloqueo; de lo contrario, determinar dicha estación convertidora como una estación no defectuosa; y desbloquear y recuperar el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se determina la estación defectuosa, en donde la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control de un voltaje de secuencia cero, o la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna permanezca menor o igual a un tercer umbral Uo_ establecido 3 establecido durante más tiempo que un período de tiempo Δt3 establecido.

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para localización de fallas y recuperación del convertidor de fuente de voltaje
Antecedentes de la invención
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo de la transmisión de energía de corriente continua, y en particular, a un método y sistema para el posicionamiento de fallas y recuperación de un convertidor de fuente de voltaje.
Técnica antecedente
Una tecnología flexible de transmisión de energía con corriente alterna y corriente continua emplea un convertidor de fuente de voltaje, el cual puede regular la energía activa y la energía reactiva por separado, logrando así un control flexible y conveniente. Un sistema de extremo receptor puede ser una red pasiva, y es innecesario aplicar un voltaje de conmutación externo. Un lado de corriente alterna no necesita proporcionar energía reactiva y se puede lograr una función de compensación reactiva, compensando así dinámicamente la energía reactiva de un bus de corriente alterna y estabilizar un voltaje de corriente alterna. Por lo tanto, el convertidor de fuente de voltaje es una de las tendencias de desarrollo de la transmisión del sistema de energía eléctrica.
El desarrollo del convertidor de fuente de voltaje con base en una tecnología de convertidor modular multinivel (MMC) resuelve la cuestión del equilibrio de voltaje y el problema de la gran pérdida de una tecnología con base en dos niveles, y también reduce las ondas armónicas de un sistema de corriente alterna, haciendo así posible conectar el convertidor de fuente de voltaje a una cuadrícula de energía de corriente alterna de una manera sin transformadores, reduciendo así la inversión total, el espacio ocupado y la pérdida de energía de las estaciones convertidoras.
Cuando el convertidor de fuente de voltaje está conectado a una cuadrícula de energía de corriente alterna de una manera sin transformadores como se muestra en la Figura 1, si ocurre una falla asimétrica en el sistema de corriente alterna, el convertidor no puede aislar un voltaje desequilibrado el cual es generado por el sistema de corriente alterna y contiene un voltaje de secuencia cero. Los convertidores de fuente de voltaje de tipo MMC, tales como el medio puente, el puente completo y el puente completo simple que se muestran en la Figura 2 tienen todos características similares de respuesta a fallas. Por ejemplo, cuando ocurre una falla a tierra monofásica en un sistema sin conexión a tierra, un sistema con conexión a tierra de alta resistencia, o un sistema que está conectado a tierra a través de una bobina de supresión de arco, aparecerá un voltaje de secuencia cero en el voltaje de la cuadrícula de energía de corriente alterna y hará que los voltajes de corriente alterna de diversas estaciones se desequilibren. Cuando ocurre una conexión a tierra de metal monofásico en una estación defectuosa, un voltaje de fase no defectuoso aumenta a partir de un voltaje de fase a un voltaje de línea (el cual es V3 veces el voltaje de fase). El voltaje de secuencia cero del lado de corriente alterna entra en un lado de corriente continua a través del convertidor y hace fluctuar un voltaje de corriente continua. La fluctuación del voltaje se transmite a otras estaciones convertidoras a través de un cable de corriente continua o una línea aérea, y finalmente hace que los voltajes de corriente alterna de las estaciones no defectuosas también se desequilibren, afectando por lo tanto el funcionamiento normal de los sistemas de corriente alterna de las estaciones no defectuosas.
En una manera de conexión con la presencia de un transformador, el voltaje de secuencia cero se puede aislar en el lado de corriente alterna mediante el transformador, y no se transmitirá al lado de corriente alterna de otras estaciones convertidoras a través del lado de corriente continua. Por lo tanto, un método de control y detección al momento es controlar un voltaje de secuencia negativa en un voltaje desequilibrado, a la vez que un voltaje de secuencia cero en el voltaje desequilibrado no es detectado o controlado. Además, para un voltaje desequilibrado que contiene un voltaje de secuencia cero, cómo posicionar con precisión la falla es un problema difícil porque el mismo voltaje de secuencia cero es detectado cuando ocurre la falla. En “Esquema de control de corriente dual para un convertidor PWM bajo condiciones de voltaje de entrada en desequilibrio” (IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1999, 46(5): 953-959) por Song Hong-Seok et al., se lleva a cabo el control del bucle interno de corriente de secuencia dual y pre alimentación de voltaje de secuencia negativa para una falla asimétrica, pero solo se puede suprimir una corriente de secuencia negativa. En la tesis doctoral “Study on control and protection strategies of VSC-HVDC system for faulty alternating-current system” por Chen Hairong, se lleva a cabo una deducción detallada para una falla asimétrica de secuencia positiva y secuencia negativa. Con el uso de un bucle de corriente de secuencia dual, la supresión de una corriente de secuencia negativa se divide además en suprimir una secuencia negativa del lado de corriente alterna y suprimir una frecuencia doble del lado de corriente continua. Sin embargo, los dos objetivos no se pueden lograr al mismo tiempo. Todos los cálculos de deducción anteriores solo se pueden utilizar para controlar la secuencia negativa. La disertación no menciona cómo detectar y posicionar una estación defectuosa cuando ocurre una falla en la estación local y el voltaje de secuencia cero se transmite a otras estaciones convertidoras a través de la estación convertidora y cómo restaurar el funcionamiento del sistema rápidamente después del posicionamiento.
Para la propagación de un voltaje desequilibrado que contiene un voltaje de secuencia cero entre estaciones convertidoras de fuente de voltaje en una manera de conexión sin transformadores, cómo posicionar con precisión la falla se convierte en un problema difícil ya que el voltaje desequilibrado que contiene el voltaje de secuencia cero se puede detectar en cada estación, y esto afecta la aplicación y promoción de un sistema de transmisión de energía con corriente alterna y corriente continua flexible que emplea una manera de conexión sin transformadores. Por lo tanto, es necesario encontrar un método para el posicionamiento preciso de fallas y la recuperación de un sistema de corriente alterna de una estación convertidora en una manera sin transformadores, promoviendo así la aplicación de un convertidor de fuente de voltaje sin un transformador o con un transformador cuyo lado secundario esté conectado a tierra con alta resistencia, reduciendo así finalmente el espacio ocupado, las pérdidas y los costes de la estación convertidora.
LIANXIANG TANG ET AL: “Protection of VSC-multi-terminal HVDC againts DC faults’’ divulga un sistema de transmisión de corriente continua de alto voltaje de múltiples terminales convertidor de fuente de voltaje que consta de múltiples estaciones convertidoras de fuente de voltaje. Allí, se sugiere bloquear un cierto convertidor de fuente de voltaje cuando un voltaje o corriente medidos cruza un cierto umbral. Los sistemas similares se divulgan en LIANXIANG TANG ET AL: “Managing zero sequence in voltage source converter’, JING ZHANG ET AL: “ VSC-HVDC Control under unbalanced Supply Conditions", Lianxiang Tang, “Control and Protection of Multi-Terminal DC Transmission Systems based on voltage source converter’ y Petino Cora et al: “Application of multilevel full bridge converters in HVDC multiterminal systems".
Resumen de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un sistema para el posicionamiento y recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje. El método incluye: bloquear una estación convertidora cuando se detecta que un voltaje de corriente alterna contiene un voltaje de secuencia cero o que un voltaje de corriente continua contiene un voltaje desequilibrado; posicionar una falla al continuar detectando el voltaje de secuencia cero de un lado de corriente alterna del convertidor después del bloqueo; y recuperación rápida del funcionamiento de cada estación después de que se posicione la falla. El método de posicionamiento y recuperación de fallas es simple y práctico, tiene confiabilidad elevada y puede detectar de manera efectiva los problemas de que cada estación que contiene un voltaje de secuencia cero de un lado de corriente alterna y no puede posicionar fácilmente una falla causada debido al hecho de que el voltaje secuencia cero del lado de corriente alterna es transmitido por un convertidor de fuente de voltaje a un sistema de corriente alterna del lado opuesto; entretanto, a través del método de recuperación, una estación convertidora no defectuosa puede deshacerse de las influencias de una estación convertidora defectuosa y recuperarse rápidamente, aislando así la falla de la estación defectuosa a partir del sistema alterno de la estación no defectuosa.
El objetivo anterior se logra mediante la reivindicación 1 del método independiente y la reivindicación 8 del aparato independiente. En las reivindicaciones dependientes se dan realizaciones ventajosas de la presente invención.
Mediante el uso de las soluciones anteriores, la presente invención logra los siguientes efectos beneficiosos:
(1) El método para el posicionamiento de fallas es simple y práctico, tiene alta confiabilidad y puede detectar de manera efectiva los problemas de que cada estación contiene un voltaje de secuencia cero de un lado de corriente alterna y no puede posicionar fácilmente una falla causada debido al hecho de que el voltaje de secuencia cero del lado de corriente alterna es transmitido por un convertidor de fuente de voltaje a un sistema de corriente alterna del lado opuesto.
(2) Después de que el método para el posicionamiento de fallas determina un lado defectuoso, a través del método de recuperación, una estación convertidora no defectuosa puede deshacerse de las influencias de una estación convertidora defectuosa para una recuperación rápida, aislando así la falla de la estación defectuosa a partir del sistema de alternancia de la estación no defectuosa. A la vez que, el método de recuperación de fallas que se proporciona puede garantizar además el funcionamiento continuo durante el período de falla de la estación defectuosa.
(3) Después del uso del método de posicionamiento y recuperación de fallas, se puede promover la aplicación de un método de conexión sin transformadores en el convertidor de fuente de voltaje, logrando así los objetivos de reducir el espacio ocupado, reducir las pérdidas y reducir los costes de fabricación.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama esquemático de los voltajes de una estación defectuosa y una no defectuosa cuando la estación defectuosa envía fallas de conexión a tierra monofásicas de k1 puntos y k2 puntos en el caso de que los convertidores de dos terminales estén conectados en una manera de corriente continua sin transformadores;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de los voltajes de una estación defectuosa y una no defectuosa después de que la estación defectuosa envía fallas k1 y k2 y luego se bloquea o se pone en control de un voltaje de secuencia cero en el caso de que los convertidores de dos terminales estén conectados en una manera de corriente continua sin transformadores;
La Figura 3 muestra una topología del convertidor en la presente invención, donde un módulo de brazo de puente puede ser un submódulo de medio puente (HBSM), un submódulo de puente completo (FBSM) o un submódulo de puente completo simple (SFBSM);
La Figura 4 es un diagrama de arquitectura de control que muestra que una estación defectuosa controlada por un voltaje de secuencia cero superpuesto recupera el funcionamiento; y
La Figura 5 es una forma de onda de simulación de falla de una estación 1 y una estación 2 que continúan desbloqueando el funcionamiento sin el control de un voltaje de secuencia cero superpuesto cuando ocurre la falla de conexión a tierra monofásica k2 en la Figura 1.
Descripción detallada de la invención
Las soluciones técnicas de la presente invención se describirán en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos y realizaciones específicas.
La presente invención proporciona un método para el posicionamiento y recuperación de fallas, el cual puede detectar de manera efectiva los problemas de que cada estación contiene un voltaje de secuencia cero de un lado de corriente alterna y no puede posicionar fácilmente una falla causada debido al hecho de que el voltaje de secuencia cero del lado de corriente alterna es transmitido por un convertidor de fuente de voltaje a un sistema de corriente alterna del lado opuesto. Mediante el método de recuperación de fallas, una estación convertidora no defectuosa puede deshacerse de las influencias de una estación convertidora defectuosa para una recuperación rápida, aislando así la falla de la estación defectuosa del sistema alterno de la estación no defectuosa. Mientras tanto, el método de recuperación de fallas proporcionado puede garantizar además el funcionamiento continuo durante el período de falla de la estación defectuosa.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de dos terminales flexibles de transmisión de energía de corriente continua entre. El sistema de transmisión flexible de energía de corriente continua de dos terminales se toma como un ejemplo para la descripción, y el método también es aplicable a una cuadrícula de transmisión y distribución de energía de corriente continua. La transmisión flexible de energía de corriente continua emplea un método de conexión sin transformadores, y un sistema de corriente alterna es un sistema conectado a tierra a través de una bobina de supresión de arco. Una falla de fase C ocurre en una estación 1, y un voltaje de fase no defectuoso de la estación 1 aumenta a V3 veces el voltaje de fase original antes de que ocurra la falla. La fase de corte cambia, y las tres fases contienen un voltaje de secuencia cero. El voltaje de corriente alterna de una estación 2 también contiene el voltaje de secuencia cero. Las fases iniciales de los voltajes de corriente alterna de la estación 1 y la estación 2 son exactamente iguales, y la forma de onda de la estación 2 es como se muestra en la Figura 1. El voltaje inducido de secuencia cero de la estación 2 hace que los voltajes de las tres fases se desequilibren. La forma de onda de simulación bajo las situaciones reales de la estación 1 defectuosa y la estación 2 no defectuosa son como se muestra en la Figura 5. La gráfica de la izquierda en la Figura 5 es una gráfica de un voltaje de corriente alterna de tres fases defectuoso, y la gráfica de la derecha es una gráfica de un voltaje de corriente alterna de una estación no defectuosa. Cómo determinar con precisión una estación que tiene una falla del sistema de corriente alterna en dos o más estaciones es un problema difícil. Con el fin de posicionar con precisión la falla, el convertidor se bloquea cuando se detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un valor Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 particular; y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que un valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa. La Figura 2 es una forma de onda esquemática cuando ambas estaciones están bloqueadas o una estación controlada por energía activa en las dos estaciones está bloqueada. Se puede aprender a partir de la figura que la estación 2 no defectuosa no tiene un voltaje de corriente alterna de secuencia cero después del bloqueo, y la estación defectuosa se puede posicionar con precisión de acuerdo con las diferentes características de las dos estaciones después del bloqueo.
El voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de los voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativo por 2, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda.
Además, en la etapa de bloqueo del convertidor en la Figura 2, todas las estaciones convertidoras se pueden bloquear al mismo tiempo, o las estaciones convertidoras controladas por energía activa se pueden bloquear primero y luego las estaciones convertidoras controladas por un voltaje de corriente continua se bloquean después de que se detecta que ocurre la falla en una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua.
Cuando todas las estaciones convertidoras se bloquean al mismo tiempo, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa.
Cuando las estaciones convertidoras controladas por la energía activa se bloquean primero, para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación no defectuosa. Si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, se determina que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua. Además, las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua necesitan ser bloqueadas, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación no defectuosa.
Además, los rangos de valores de los valores establecidos son los siguientes: un rango de valor de Uo_establecido1 es de 0.01 veces un voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At1 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido2 es de 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At2 es de 0s a 6000s.
En el método para el posicionamiento de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, cuando el convertidor incluye un submódulo de puente completo o una estructura topológica de submódulo de puente completo simple, el submódulo de puente completo, el submódulo de puente completo simple y un submódulo doble de sujeción bloquean el convertidor en una manera de bloqueo completo o una manera de medio bloqueo. Los estados de encendido/apagado de los submódulos de medio bloqueo de puente completo y puente completo simple se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3:
Tabla 2 Estados de Trabajo de submódulo de puente completo similar
Estado T1 T2 T4 Us m Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Uc/Uc Medio Bloqueo Apagado Apagado Encendido Uc/0
Tabla 3 Estados de Trabajo de submódulo de puente completo
Estado T1 T2 T3 T4 Us m Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Apagado Uc/Uc Medio Bloqueo 1 Apagado Apagado Apagado Encendido Uc/0 Medio Bloqueo 2 Apagado Apagado Encendido Apagado 0/Uc Medio Bloqueo 3 Encendido Apagado Apagado Apagado Uc/0 Medio Bloqueo 4 Encendido Encendido Apagado Apagado 0/Uc
Los estados de encendido/apagado del submódulo doble de sujeción se muestran en la Tabla 4:
Tabla 4 Estados de Trabajo de submódulo doble de sujeción
Estado T1 T2 T3 T4 T5 Us m Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Apagado Apagado 2Uc/2Uc Medio Bloqueo 1 Apagado Apagado Apagado Apagado Encendido 2Uc/0
Cuando el convertidor de fuente de voltaje es de una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones de convertidor se bloquean en una manera de bloqueo. Los estados de encendido/apagado del submódulo de bloqueo de la estructura topológica de medio puente son como se muestran en la Tabla 1:
Tabla 1 Estados de Trabajo de submódulo de medio puente
Estado T1 T2 Us m
Bloqueo Apagado Apagado Uc/0
El sistema para el posicionamiento de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, de acuerdo con la presente invención se implementa específicamente de la siguiente manera: El sistema para el posicionamiento de fallas de una estación convertidora de fuente de voltaje incluye: un módulo de detección, un módulo de bloqueo y un módulo de determinación y posicionamiento de fallas. El módulo de bloqueo bloquea el convertidor cuando el módulo de detección detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora permanece mayor que un valor Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 particular, y para cada estación convertidora, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que un valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación no defectuosa.
En el módulo de detección del sistema de posicionamiento, el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativo por 2, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda.
El módulo de bloqueo puede bloquear todas las estaciones convertidoras al mismo tiempo, o primero bloquear las estaciones convertidoras controladas por energía activa y luego determinar si bloquea las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua de acuerdo con un estado de posicionamiento de falla.
Cuando el sistema de posicionamiento de fallas bloquea todas las estaciones convertidoras, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa. La forma de onda esquemática es como se muestra en la FIG. 2.
Cuando el sistema de posicionamiento de fallas bloquea las estaciones convertidoras controladas por la energía activa primero, para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación no defectuosa. Si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua. Además, las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua necesitan ser bloqueadas, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación no defectuosa.
En el sistema anterior para el posicionamiento de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, un rango de valor de Uo_establecido1 es de 0.01 veces un voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At1 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido2 es de 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At2 es de 0s a 6000s.
En el sistema anterior para el posicionamiento de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, cuando el convertidor incluye un submódulo de puente completo o una estructura topológica de submódulo de puente completo simple, el submódulo de puente completo, el submódulo de puente completo simple y un submódulo doble de sujeción bloquean el convertidor de manera de bloqueo completo o de una manera de medio bloqueo. Los estados de encendido/apagado de los submódulos de medio bloqueo de puente completo y puente completo simples son los que se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3. Los estados de encendido/apagado del submódulo doble de sujeción son los que se muestran en la Tabla 4. Cuando el convertidor de fuente de voltaje es de una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones convertidoras se bloquean de una manera de bloqueo. Los estados de encendido/apagado del submódulo de bloqueo de la estructura topológica de medio puente se muestran en la Tabla 1.
Con base en el posicionamiento de fallas, se desarrolla un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje. El método incluye: bloquear el convertidor cuando se detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un valor Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 particular; para cada estación convertidora, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que un valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, determinando la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, determinando la estación convertidora como una estación no defectuosa; y desbloquear y recuperar el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se determina la estación defectuosa, donde la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que un valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At3 particular, o la estación defectuosa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control de un voltaje de secuencia cero.
En el método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativo por 2, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda.
En el método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, todas las estaciones convertidoras se bloquean al mismo tiempo después de que se detecta que el voltaje de secuencia cero o el voltaje desequilibrado cumplen un requisito, y si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al valor Uo_establecido2 durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa. Las estaciones no defectuosas se desbloquean para recuperar el funcionamiento después de que se determina la estación defectuosa. Entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento. La estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular.
En un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, todas las estaciones convertidoras se bloquean al mismo tiempo, y si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa; las estaciones no defectuosas se desbloquean para recuperar el funcionamiento después de que se determina la estación defectuosa. Entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento y luego las estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento. La estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
En un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, las estaciones convertidoras controladas por energía activa se bloquean primero, y para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación no defectuosa. Otras estaciones no defectuosas controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento, y la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular, o la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
Además, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlada por un voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, se determina que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua. Las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua necesitan además ser bloqueadas, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación no defectuosa. Si existe alguna estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, la estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento. La estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular, o puede ser desbloqueado directamente para recuperar el funcionamiento después de ser puesto en control del voltaje de secuencia cero. Si no existe una estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control del voltaje de secuencia cero, y luego las estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento. Alternativamente, una estación controlada por la energía activa se puede convertir en una estación controlada por el voltaje de corriente continua y desbloquearse primero para recuperar el funcionamiento, luego otras estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento, y la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular.
En el método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, un valor Uoref de referencia de voltaje de secuencia cero generado a través de la detección y control del voltaje de secuencia cero se superpone a una onda Uref de referencia de voltaje para generar una nueva onda Uref_nueva de referencia de voltaje para controlar el voltaje de secuencia cero, donde la onda Uref de referencia de voltaje se basa en el control de secuencia positivo y negativo y se genera a través del control de energía del bucle externo y el control de corriente del bucle interno. Un método para calcular el voltaje Uo_ca de secuencia cero de acuerdo con un voltaje de corriente alterna es dividir la suma de los voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y un método para calcular el voltaje Uo_cc de secuencia cero de acuerdo con un voltaje de corriente continua es dividir la suma de un voltaje positivo y un voltaje negativo por 2, y un selector selecciona Uo_ca o Uo_cc como Uoref. Un diagrama de bloques de control detallado se muestra en la Figura 4.
En un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, de acuerdo con las características de la falla, los rangos de valores de valores de falla establecidos son los siguientes: un rango de valor de Uo_establecido1 es de 0.01 veces un voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At1 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido2 es de 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At2 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido3 es 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At3 es de 0s a 6000s.
En un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, cuando el convertidor incluye un submódulo de puente completo o una estructura topológica de submódulo de puente completo simple, el submódulo de puente completo, el submódulo de puente completo simple y un submódulo doble de sujeción bloquean el convertidor de una manera de bloqueo total o de medio bloqueo. Los estados de encendido/apagado de los submódulos de medio bloqueo de puente completo simple y puente completo son los que se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3:
Tabla 2 Estados de Trabajo de submódulo de puente completo similar
Estado T1 T2 T4 Us M
Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Uc/Uc Medio Bloqueo Apagado Apagado Encendido Uc/0
Tabla 3 Estados de Trabajo de submódulo de puente completo
Estado T1 T2 T3 T4 Us M Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Apagado Uc/Uc Medio Bloqueo 1 Apagado Apagado Apagado Encendido Uc/0 Medio Bloqueo 2 Apagado Apagado Encendido Apagado 0/Uc Medio Bloqueo 3 Encendido Apagado Apagado Apagado Uc/0 Medio Bloqueo 4 Encendido Encendido Apagado Apagado 0/Uc
Los estados de encendido/apagado del submódulo doble de sujeción se muestran en la Tabla 4:
Tabla 4 Estados de Trabajo de submódulo doble de sujeción
Estado T1 T2 T3 T4 T5 Us m Bloqueo Total Apagado Apagado Apagado Apagado Apagado 2Uc/2Uc Medio Bloqueo 1 Apagado Apagado Apagado Apagado Encendido 2Uc/0
Cuando el convertidor de fuente de voltaje es de una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones convertidoras se bloquean en una manera de bloqueo. Los estados de encendido/apagado del submódulo de bloqueo de la estructura topológica de medio puente son como se muestran en la Tabla 1:
Tabla 1 Estados de Trabajo de submódulo de medio puente
Estado T1 T2 Us m
Bloqueo Apagado Apagado Uc/0
Además, en adición del método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, la presente invención proporciona además un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje. El sistema para la recuperación de fallas de una estación convertidora de fuente de voltaje incluye: un módulo de detección, un módulo de bloqueo, un módulo de determinación y posicionamiento de fallas y un módulo de recuperación de fallas. El módulo de bloqueo bloquea el convertidor cuando el módulo de detección detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua permanece mayor que un valor Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 particular; para cada estación convertidora, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que un valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación no defectuosa. El módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se determina la estación defectuosa, donde la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no permanece mayor que un valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At3 particular, o la estación defectuosa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control de un voltaje de secuencia cero.
En un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, en el módulo de detección, el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativo por 2, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda.
En un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, el módulo de bloqueo puede bloquear todas las estaciones convertidoras al mismo tiempo, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la estación convertidora es una estación no defectuosa. El módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se determina la estación defectuosa. Entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento. La estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular, o la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de poner en control el voltaje de secuencia cero.
En un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, el módulo de bloqueo bloquea las estaciones convertidoras controladas por energía activa, y para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación no defectuosa. El módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de otras estaciones no defectuosas controladas por la energía activa después de que se determina la estación defectuosa. La estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular, o la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
Además, en un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, el módulo de bloqueo bloquea las estaciones controladas por la energía activa, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlada por un voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua. Después de monitorizar que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua, las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua necesitan además ser bloqueadas, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el valor Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 particular, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua como una estación no defectuosa. Si existe alguna estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, el módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de la estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, y luego desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones controladas por la energía activa. La estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular, o se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero. Si no existe una estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, el módulo de recuperación de fallas puede desbloquear y recuperar directamente el funcionamiento de la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua después de que la estación defectuosa es controlada por el voltaje de secuencia cero, y luego desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones controladas por la energía activa. Alternativamente, el módulo de recuperación de fallas puede convertir una estación controlada por la energía activa en una estación controlada por el voltaje de corriente continua para desbloquear y recuperar el funcionamiento de la estación primero, y luego desbloquear y recuperar el funcionamiento de otras estaciones controladas por la energía activa; la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no permanece mayor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular.
En un sistema para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, un valor Uoref de referencia de voltaje de secuencia cero generado a través de la detección y control del voltaje de secuencia cero se superpone a una onda Uref de referencia de voltaje para generar una nueva onda Uref_nueva de referencia de voltaje para controlar el voltaje de secuencia cero, donde la onda Uref de referencia de voltaje se basa en el control de secuencia positivo y negativo y se genera a través del control de energía del bucle externo y el control de corriente del bucle interno. Un método para calcular el voltaje Uo_ca de secuencia cero de acuerdo con un voltaje de corriente alterna es dividir la suma de los voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y un método para calcular el voltaje Uo_cc de secuencia cero de acuerdo con un voltaje de corriente continua es dividir la suma de un voltaje positivo y un voltaje negativo por 2, y un selector selecciona Uo_ca o Uo_cc como Uoref. Un diagrama de bloques de control detallado se muestra en la Figura 4.
En un sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, de acuerdo con las características de la falla, los rangos de valores de los valores de falla establecidos son los siguientes: un rango de valor de Uo_establecido1 es de 0.01 veces un voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At1 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido2 es de 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At2 es de 0s a 6000s; un rango de valor de Uo_establecido3 es de 0.01 veces el voltaje nominal de corriente alterna a 0.8 veces el voltaje nominal de corriente alterna, y un rango de valor de At3 es de 0s a 6000s.
En el sistema anterior para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje, cuando el convertidor incluye un submódulo de puente completo o una estructura topológica de submódulo de puente completo simple, el submódulo de puente completo, el submódulo de puente completo simple y un submódulo doble de sujeción bloquean el convertidor en una manera de bloqueo completo o una manera de medio bloqueo. Los estados de encendido/apagado de los submódulos de medio bloqueo de puente completo y puente completo simple son como se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3. Los estados de encendido/apagado del submódulo doble de sujeción son como se muestran en la Tabla 4. Cuando el convertidor de fuente de voltaje es de una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones convertidoras se bloquean en una manera de bloqueo. Los estados de encendido/apagado del submódulo de bloqueo de la estructura topológica de medio puente se muestran en la Tabla 1.
En la aplicación real, con referencia al método para el posicionamiento de fallas, también es factible bloquear y detectar las estaciones convertidoras una por una como sea necesario, para implementar la detección y posicionamiento de una falla de corriente alterna. Después del posicionamiento de fallas, durante la recuperación de fallas, el funcionamiento también se puede recuperar superponiendo un voltaje de secuencia cero para controlar la estación no defectuosa o superponiendo un voltaje de secuencia cero para controlar tanto la estación defectuosa como la estación no defectuosa, las cuales caen en el método estudiado en la presente solución.
Cabe señalar que esta solución de implementación se describe utilizando una transmisión flexible de corriente continua entre dos extremos como un ejemplo. La presente invención también es aplicable a un sistema de transmisión flexible de corriente alterna y corriente continua que consta de dos o más estaciones convertidoras de fuente de voltaje, por ejemplo, la transmisión flexible de corriente continua de dos extremos/extremos múltiples, la cuadrícula de distribución de energía de corriente continua, y un controlador unificado de flujo de energía (UPFC). A la vez que, la solución de implementación se ilustra utilizando como ejemplos un submódulo de puente completo, un submódulo de puente completo simple, un submódulo doble de sujeción y un submódulo de medio puente, pero esta solución también es aplicable a cualquier sistema de dos extremos y múltiples extremos que consta de convertidores de fuente de voltaje, tales como una topología de convertidor multiplex y una estructura topológica de submódulo XMMC.
Los métodos anteriores se utilizan simplemente para ilustrar la idea técnica de la presente invención, pero no pueden limitar el alcance de protección de la presente invención, el cual se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje que comprende al menos dos estaciones convertidoras de fuente de voltaje, caracterizado porque:
bloquea el convertidor de fuente de voltaje cuando se detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un primer umbral Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 establecido;
para cada estación convertidora de fuente de voltaje, determinar dicha estación convertidora como una estación defectuosa si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de dicha estación convertidora permanece mayor que un segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo; de lo contrario, determinar dicha estación convertidora como una estación no defectuosa; y
desbloquear y recuperar el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se determina la estación defectuosa, en donde la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control de un voltaje de secuencia cero, o la estación defectuosa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna permanezca menor o igual a un tercer umbral Uo_ establecido 3 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At3 establecido.
2. El método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividiendo la suma de voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomando un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividir la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativo por 2, y luego tomar un valor efectivo después del filtrado de paso de banda
3. El método de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: todas las estaciones convertidoras están bloqueadas al mismo tiempo, y si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa; y
las estaciones no defectuosas se desbloquean para recuperar el funcionamiento después de que se coloca la estación defectuosa; entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; y la estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa permanece menor que el valor Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 particular.
4. El método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: todas las estaciones convertidoras están bloqueadas al mismo tiempo, y si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, la estación convertidora se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora se determina como una estación no defectuosa; y
las estaciones no defectuosas se desbloquean para recuperar el funcionamiento después de que se coloca la estación defectuosa; entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; y la estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
5. El método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: las estaciones convertidoras controladas por energía activa están bloqueadas, y para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación convertidora permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido2 durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por la energía activa se determina como una estación no defectuosa; y
otras estaciones no defectuosas controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento, y la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el tercer umbral Uo_ establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido, o la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
6. El método de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: las estaciones controladas por la energía activa están bloqueadas, y si el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlada por un voltaje de corriente continua permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At1 particular en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, se determina que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua;
las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua se bloquean adicionalmente, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación defectuosa; de lo contrario, la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua se determina como una estación no defectuosa;
si hay alguna estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, la estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el tercer umbral Uo_ establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido, o se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de poner en control el voltaje de secuencia cero; y
si no hay ninguna estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control de el voltaje de secuencia cero, y luego las estaciones controladas por la energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; alternativamente, una estación controlada por la energía activa se puede convertir en una estación controlada por el voltaje de corriente continua y desbloquearse para recuperar el funcionamiento primero, luego otras estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento, y la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el tercer umbral Uo_ establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido.
7. El método para la recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: cuando el convertidor de fuente de voltaje comprende un submódulo de puente completo, submódulo de puente completo simple o estructura topológica de submódulo doble de sujeción, el convertidor está bloqueado de una manera de bloqueo completo o de una manera de medio bloqueo; cuando el convertidor de fuente de voltaje tiene una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones convertidoras se bloquean de una manera de bloqueo.
8. Un sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje que comprende al menos dos estaciones convertidoras de fuente de voltaje, caracterizado porque:
el sistema comprende un módulo de detección, un módulo de bloqueo, un módulo de determinación y posicionamiento de fallas y un módulo de recuperación de fallas, en donde
el módulo de detección está adaptado para detectar que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un primer umbral Uo_establecido1 durante más tiempo que un período de tiempo At1 establecido
el módulo de bloqueo está adaptado para bloquear el convertidor de fuente de voltaje cuando el módulo de detección detecta que un voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna o un voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de corriente continua de una estación convertidora de fuente de voltaje permanece mayor que un primer umbral Uo_establecido1 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At1 establecido;
el módulo de determinación y posicionamiento de fallas está adaptado, para cada estación convertidora, para determinar dicha estación convertidora como una estación defectuosa; y de lo contrario, determinar dicha estación convertidora como una estación no defectuosa; y
el módulo de recuperación de fallas está adaptado para recuperar el funcionamiento de desbloqueo de las estaciones no defectuosas después de que se coloca la estación defectuosa, en donde la estación defectuosa se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control de un voltaje de secuencia cero, o la estación defectuosa puede ser desbloqueado para recuperar el funcionamiento después de que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que un tercer umbral Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que un período de tiempo At3 establecido.
9. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: en el módulo de detección, el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna se calcula utilizando el siguiente método: dividiendo la suma de voltajes de corriente alterna de tres fases por 3, y luego tomando un valor efectivo después del filtrado de paso de banda; y el voltaje Uo_cc desequilibrado del lado de la corriente continua se calcula utilizando el siguiente método: dividiendo la suma de un voltaje de corriente continua positivo y un voltaje de corriente continua negativa por 2, y luego tomando un valor efectivo después del filtrado de paso de banda.
10. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: el módulo de bloqueo bloquea todas las estaciones convertidoras al mismo tiempo, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la estación convertidora es una estación no defectuosa; y
el módulo de recuperación de fallas recupera desbloqueos y recupera el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se coloca la estación defectuosa; entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento, y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; y la estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de la estación defectuosa no permanece mayor que el tercer umbral Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido.
11. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: el módulo de bloqueo bloquea todas las estaciones convertidoras al mismo tiempo, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora permanece mayor que o igual al segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la estación convertidora es una estación no defectuosa; y
el módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones no defectuosas después de que se coloca la estación defectuosa; entre las estaciones no defectuosas, las estaciones controladas por un voltaje de corriente continua se desbloquean primero para recuperar el funcionamiento y luego las estaciones controladas por energía activa se desbloquean para recuperar el funcionamiento; y la estación defectuosa se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de ponerse en control del voltaje de secuencia cero.
12. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: el módulo de bloqueo bloquea las estaciones convertidoras controladas por energía activa, y para cada estación convertidora controlada por la energía activa, si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido2 durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido en el período de bloqueo, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por la energía activa como una estación no defectuosa; y
el módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de otras estaciones no defectuosas controladas por la energía activa después de que se coloca la estación defectuosa, la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el tercer umbral Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido, o la estación convertidora defectuosa controlada por la energía activa puede desbloquearse directamente para recuperar el funcionamiento después de ser puesta en control del voltaje de secuencia cero.
13. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: el módulo de bloqueo bloquea las estaciones controladas por la energía activa, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación controlado por un voltaje de corriente continua permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido1 durante más tiempo que el período de tiempo At1 establecido en el período de bloqueo de las estaciones controladas por la energía activa, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina que la falla ocurre en el estación controlada por el voltaje de corriente continua; después de que se monitoriza que la falla ocurre en la estación controlada por el voltaje de corriente continua, las estaciones convertidoras controladas por el voltaje de corriente continua necesitan ser bloqueadas adicionalmente, y si se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna de una estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua permanece mayor que el segundo umbral Uo_establecido2 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At2 establecido, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua como una estación defectuosa; de lo contrario, el módulo de determinación y posicionamiento de fallas determina la estación convertidora controlada por el voltaje de corriente continua como una estación no defectuosa;
si hay alguna estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, el módulo de recuperación de fallas desbloquea y recupera el funcionamiento de la estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, y luego desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones controladas por la energía activa; la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se puede desbloquear para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que un tercer umbral Uo_establecido3 establecido durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido, o se puede desbloquear directamente para recuperar el funcionamiento después de poner en control el voltaje de secuencia cero; y
si no hay estación no defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, excepto la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua, el módulo de recuperación de fallas puede desbloquear y recuperar directamente el funcionamiento de la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua después de que la estación defectuosa es controlada por el voltaje de secuencia cero, y luego desbloquea y recupera el funcionamiento de las estaciones controladas por la energía activa; alternativamente, el módulo de recuperación de fallas puede convertir una estación controlada por la energía activa en una estación controlada por el voltaje de corriente continua para desbloquear y recuperar el funcionamiento de la estación primero, y luego desbloquear y recuperar el funcionamiento de otras estaciones controladas por la energía activa, y la estación defectuosa controlada por el voltaje de corriente continua se desbloquea para recuperar el funcionamiento después de que se detecta que el voltaje Uo_ca de secuencia cero del lado de corriente alterna no permanece mayor que el tercer umbral Uo_establecido3 durante más tiempo que el período de tiempo At3 establecido.
14. El sistema de recuperación de fallas de un convertidor de fuente de voltaje de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque: cuando el convertidor de fuente de voltaje comprende un submódulo de puente completo, submódulo de puente completo simple o estructura topológica de submódulo doble de sujeción, el convertidor está bloqueado de una manera de bloqueo completo o de una manera de medio bloqueo;
cuando el convertidor de fuente de voltaje es de una estructura topológica de submódulo de medio puente, las estaciones convertidoras se bloquean en una manera de bloqueo.
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