[发明专利]适用于LCC-MMC混合级联换流站的电压和容量匹配方法

说明书

本发明公开了一种适用于LCC‑MMC混合级联换流站的电压和容量匹配方法，分析了高压阀组LCC的电压和容量大于低压阀组MMC的电压和容量、高压阀组LCC的电压和容量等于低压阀组MMC的电压和容量、高压阀组LCC的电压和容量小于低压阀组MMC的电压和容量三种情况的适用性，可以为未来工程的设计起到一定的指导作用。本发明通过在PSCAD中搭建两端单极直流输电系统，其中整流侧采用LCC，逆变侧采用LCC‑MMC混合级联，分别针对三种典型的高低压阀组电压和容量组合，仿真分析得出合理的电压和容量匹配方案，为实际工程中LCC‑MMC混合级联的高低压阀组电压和容量选择提供了较强的工程指导意义。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及一种适用于LCC-MMC混合级联换流站的电压和容量匹配方法。

背景技术

我国能源资源与负荷需求逆向分布，远距离大容量特高压直流输电技术得到快速发展。当前，适用于特高压直流输电系统的换流器主要存在两种技术路线：基于电网换相换流器的传统直流输电系统(Line Commutated Converter Based High Voltage DirectCurrent，LCC-HVDC)和基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(ModularMultilevel Converter Based High Voltage Direct Current，MMC-HVDC)。根据理论分析和工程经验，LCC-HVDC广泛应用于远距离大容量输电、异步联网、海底电缆送电等场合，具有经济且技术成熟等优势，但是存在无功补偿容量需求大、对交流系统强度的要求较高容易发生换相失败、不能对无源网络供电等问题，限制了传统直流输电技术的进一步发展。采用MMC-HVDC能够实现四象限独立控制有功和无功功率、不存在换相失败问题等优势，但在相同电压等级和额定容量的条件下，MMC-HVDC比LCC-HVDC的投资成本和运行损耗更高。

我国目前计划建设的白鹤滩-江苏特高压混合级联直流输电系统将两者的技术和经济优势进行了结合，是当下研究的热点，其整流侧采用基于LCC的传统直流换流站，逆变侧采用LCC-MMC混合级联换流站的拓扑方案，该方案的优势在于：(1)整流侧充分利用了LCC的技术成熟度高且经济性好的优势，同时在线路直流故障时能够通过强制移相快速降低故障电流，具有直流故障处理能力；(2)逆变侧高压阀组采用LCC，比同电压等级和额定容量的MMC技术更成熟、造价更低，同时由于晶闸管的单向导通性，在直流故障期间能够阻断故障电流通路，具有直流故障自处理能力；(3)逆变侧低压阀组采用MMC，可以独立控制有功功率和无功功率，无需额外的无功补偿设备，具有较强的交流电压支撑能力，在交流故障时提供无功功率支撑，降低LCC换相失败的风险。同时在逆变侧LCC换相失败期间系统仍能保持一定的功率输送能力，减小交流故障期间逆变侧系统的功率缺额。

LCC-MMC混合级联结构中，高压阀组是LCC，低压阀组是MMC，如何合理分配高低压阀组的电压和容量是一个可研究的问题。一般而言，会存在三种电压和容量的匹配方法：①高压阀组LCC的电压和容量小于低压阀组MMC的电压和容量；②高压阀组LCC的电压和容量等于低压阀组MMC的电压和容量；③高压阀组LCC的电压和容量大于低压阀组MMC的电压和容量。

目前国内外学者针对LCC-MMC混合级联拓扑结构开展了较多的研究，研究内容主要包括启动/停运控制策略、稳态控制策略、交直流故障特性以及控制保护策略等等，然而目前没有文献针对LCC-MMC混合级联结构中高低压阀组的电压和容量匹配方法进行研究与分析。

发明内容

鉴于上述，本发明提出了一种适用于LCC-MMC混合级联换流站的电压和容量匹配方法，该方法给出了电压和容量匹配的边界条件，为LCC-MMC混合级联拓扑结构的电压和容量匹配选择提供了理论支持。

一种适用于LCC-MMC混合级联换流站的电压和容量匹配方法，包括如下步骤：