[发明专利]一种模块化多电平换流器的过流保护方法

说明书

本发明公开一种模块化多电平换流器的过流保护方法，对模块化多电平换流器的每个桥臂独立进行过流保护判断，任一桥臂过流保护元件动作时，仅立即闭锁故障桥臂并保持非故障桥臂正常运行，所述闭锁故障桥臂为关断该故障桥臂中所有子模块的所有开关器件。此种方法通过独立判断桥臂的过流状态，仅闭锁过流的桥臂并保持未过流桥臂的正常受控电压状态，相对无选择性闭锁整个换流器，显著降低故障下对接入交流系统及换流器本身的冲击。

技术领域

本发明属于电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及一种模块化多电平换流器的过流保护方法。

背景技术

模块化多电平换流器是柔性直流输电技术中最主要的结构和组成部分，其主要特点是采用全控电力电子器件构成，其基本电路单元称为子模块，各桥臂通过一定数量的具有相同结构的子模块和一个阀电抗器串联构成，子模块一般由可关断器件、反并联二极管以及电容构成半桥或全桥结构。模块化多电平换流器通过变化桥臂中投入的子模块的数量，可以灵活改变换流器的输出电压和功率，适用于高压输电场合。

当模块化多电平换流器所连接的交流系统发生故障或模块化多电平换流器内部发生各类故障时，都将严重影响模块化多电平换流器的正常运行，并可能对换流器桥臂产生严重的过电流，如果不能及时有效地切除故障，将会产生严重危害，这些危害主要包括：故障桥臂和非故障桥臂在交流侧可能有公共连接，使非故障桥臂承受工频过电压，严重时会造成开关器件和电容的损坏，甚至引起爆炸；故障桥臂将引起换流器交流侧电压的直流偏置增大，造成桥臂电抗以及换流变等设备的损耗增加，危害设备的正常运行和使用寿命。

当前模块化多电平换流器发生故障时的保护策略都是将6个桥臂的所有子模块进行闭锁而无法有选择性的切除故障桥臂，如中国专利CN103715658A采用在各桥臂并联保护开关的方法，当判断有桥臂故障时，在闭锁各个桥臂子模块的同时投入健全相的并联桥臂开关，此方法虽然能使交流侧变压器和换流器桥臂承受的过电压有所降低，但并不能完全保持消除过电压和过电流的影响，仍有待改进。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种模块化多电平换流器的过流保护方法，其通过独立判断桥臂的过流状态，仅闭锁过流的桥臂并保持未过流桥臂的正常受控电压状态，相对无选择性闭锁整个换流器，显著降低故障下对接入交流系统及换流器本身的冲击。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种模块化多电平换流器的过流保护方法，对模块化多电平换流器的每个桥臂独立进行过流保护判断，任一桥臂过流保护元件动作时，仅立即闭锁故障桥臂并保持非故障桥臂正常运行，所述闭锁故障桥臂为关断该故障桥臂中所有子模块的所有开关器件。

上述对某一桥臂进行过流保护判断包括如下步骤：

步骤1，初始状态下桥臂过流保护动作信号复位；

步骤2，判断桥臂过流保护动作信号是否返回，如是进入步骤3，否则进入步骤5；

步骤3，检测桥臂电流的绝对值是否大于动作定值Ibset且持续时间超过动作时间定值tset1，如是进入步骤4，否则返回步骤2；

步骤4，过流保护动作信号置位，立即闭锁该桥臂，所述闭锁该桥臂为关断该桥臂中所有子模块的所有开关器件，再返回步骤2；

步骤5，检测桥臂电流的绝对值是否小于返回定值Ibreset且持续时间超过返回时间定值tset2，如是进入步骤6，否则返回步骤2；

步骤6，过流保护动作信号复位，重新根据控制指令分配各子模块的开关器件的控制信号，再返回步骤2。

上述动作定值Ibset大于返回定值Ibreset。

上述动作定值Ibset、动作时间定值tset1、返回定值Ibreset、返回时间定值tset2的设定根据换流器暂态过流能力完成。