[发明专利]一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，具体讲涉及一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性高压直流输电技术(Voltage Source Converter Based HVDC，VSC-HVDC)，电力系统中的应用越来越广泛，并显著地改变了输电网的结构、改善了电网的性能。随着MMC-HVDC系统的电压等级和输送容量的不断提高，对其关键设备——MMC阀的可靠性提出了更高的要求，特别是对承受故障态下的各种极端电流、电压和热应力的能力提出了更高的要求。因此在MMC阀投运前需进行一系列针对性的检验，以测试换流阀的设计是否符合工程要求。

其中，故障电流检验的主要目的是考核阀承受短路电流引起的最大电流、电压和温度应力作用的能力。目前，国内外已有一些关于MMC阀故障电流检验方法的专利，根据其检验电路的结构特点，可以将这些专利提出的方法分为两类。第一类是使用大量的实际工程阀组件搭建两个换流器，其分别在整流和逆变状态工作并构成背靠背回路，交流侧接入电网，通过控制开关将直流侧短接产生故障电流来检验。这种故障电流检验方法，其优点是可以很好的模拟实际工程中的故障情况，缺点是电路结构复杂、使用的器件数量庞大且短路容量受所接入电网的限制而不易调节。第二类是利用发电机组或者电容器组通过外围电路向试品阀内注入合成故障电流以进行检验。此类方法的优点是电路结构相对简单，产生的短路电流峰值易于调节，缺点是外围电路触发的配合逻辑较为复杂，对控制系统的精确性要求很高。

按IEC62501的要求，进行故障电流检验前试品阀应当达到实际额定工况运行下的热平衡。目前常用的方法是在水管中通入热水加热试品阀，使开关器件的结温达到额定工况下的温度后再进行故障电流检验。随着MMC-HVDC系统电压等级和输送容量的不断提升，额定工况下开关器件结温超过100℃，此时靠水加热的方法已无法满足温升的要求。

因此，需要提供一种技术方案来克服现有技术的不足。

发明内容

本申请主要针对更高结温要求的故障电流合成进行检验。本发明提供一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法，其电路包括：充电电源E2、衰减电流注入回路和正弦电流注入回路；充电电源E2经第一开关K1与衰减电流注入回路相连；充电电源E2经第二开关K2与正弦电流注入回路相连。

衰减电流注入回路包括：串联的第一电感L₁、单向导通晶闸管V₁和第一电容C₁；

单向导通晶闸管V₁的阴极端与第一开关K1相连。

正弦电流注入回路包括：串联的第二电感L₂、双向导通晶闸管组V₂₁和V₂₂、及第二电容C₂；

双向导通晶闸管组V₂₁和V₂₂、与第二电容C₂间的中点与第二开关K2的一端相连。

第一电感L₁和第二电感L₂的一端与运行检验回路中待测阀的一端相连：第一电容C₁和第二电容C₂的一端分别与待测阀的另一端及充电电源相连。

运行检验回路包括：直流电压源E1、阀组件和负载电抗器L₀；

直流电压源E1经电感与同相阀组件串联，不同相阀组件经所述负载电抗器L₀相连。

阀组件包括：待测阀及与待测阀一端相连的桥臂电抗器L_s；

桥臂电抗器L_s的另一端与负载电抗器L₀相连。

其检验方法包括步骤：a)充电电源E2对衰减电流注入回路中的第一电容C₁和正弦电流注入回路的第二电容C₂预充电后，断开与充电电源E2相连的第一开关K1和第二开关K2；b)当运行检验回路中待测阀的电流在最大电流连续运行状态下至热平衡时，单向导通晶闸管V₁和双向导通晶闸管组V₂₁和V₂₂的结温达到额定值；c)触发单向导通晶闸管V₁和双向导通晶闸管组V₂₁和V₂₂后，向待测阀中注入故障电流。