[发明专利]一种改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法

说明书

本发明公开了一种改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法，在给定运行方式下，提取系统运行参数，计算系统的直流电感；引入表示子模块投入的比例的换流器开关系数，并设定直流电流上升率的阈值为故障电流最大上升率的一半；当检测直流电流上升率超过阈值时，改变所有MMC的开关系数为其最大限幅值，即投入逆变侧所有MMC换流器全部子模块；当检测到直流电流上升率为0时，切换所有MMC的开关系数为1.0，即所有MMC投入的子模块数量为正常运行时的数量；经过200ms~300ms的故障穿越时间后，系统恢复运行。本发明仅依靠VSC本身结构就可以实现，不需要安装额外的限流装置，大大提升了经济性；并考虑了LCC与VSC级联的混合直流系统，应用范围更广，适用性更高。

技术领域

本发明涉及混合直流输电技术领域，具体为一种改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法。

背景技术

混合直流输电由于结合了常规直流(LCC-HVDC)与柔性直流(VSC-HVDC)两种各自的优点，近年来已经成为直流输电技术的重要发展方向。受端级联混合直流输电(如图1)的整流站由2组12脉动LCC串联构成，逆变站由1组12脉动换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)并联组串联构成，并将低端VSC扩展为多个VSC并联并落点于不同区域电网，在增加混合直流系统传输功率的同时，多落点结构也同时有利于工程的分期建设(图中MMC为模块化多电平换流器，属于VSC的一种)。而受端换流站由于多个VSC换流站并联后再与LCC换流站级联，实际已经形成了多端系统，赋予了多个VSC逆变站功率分配的能力。

当受端交流系统发生短路故障时，受端高端LCC换相失败、LCC阀旁通后直流电流对低端VSC电容充电，另外受端交流故障引起VSC传出功率能力受阻，这两个因素叠加将导致VSC系统过压。此时如果无应对措施，VSC阀将很快超过器件耐压耐流能力。

以下文献中虽记载有相关的应对措施：

文献1：直流电网组合式故障限流装置及其运行策略研究[刘泽洪,王绍武,种芝艺,黄勇,郭贤珊,肖鲲,刘杉,李探,赵文强.适用于混合级联特高压直流输电系统的可控自恢复消能装置[J].中国电机工程学报,2021,41(02):514-524.]。

文献2：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.HVDCReactor Reduction Method Based on Virtual Reactor Fault Current LimitingControl of MMC[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2019.]。

但是，文献1中的相关措施需要额外安装故障电流抑制装置，增加了工程投资。文献2中的相关措施则无法应用于级联型混合直流。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种应用范围更广，适用性更高的改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法，且不需要安装额外的限流装置，能够大大提升经济性。

技术方案如下：

一种改善级联型混合直流换相失败穿越能力的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在给定运行方式下，提取系统运行参数；所述运行参数包括直流电压U_dcN，换流器的等效电感L_eq，平波电抗器电感值L_d，每个桥臂正常运行时的子模块数量N_in；并计算得到系统的直流电感L_dc：

L_dc＝L_eq+2L_d；

步骤2：引入表示子模块投入的比例的换流器开关系数Kc，表达式为：