[發明專利]一種模塊化多電平電壓源換流閥的過電壓保護方法

有效

• 申請號: 201210524526.0
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103050955A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 馬巍巍;李泓志;趙巖;湯廣福;王海田
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;上海市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種模塊化多電平電壓源換流閥的過電壓保護方法，所述過電壓方法用的系統為模塊化多電平柔性直流輸電系統，所述模塊化多電平柔性直流輸電系統為三相結構，每相均由上下兩橋臂電壓源換流閥串聯組成；在所述上下兩橋臂電壓源換流閥的交流側均串聯有橋臂電抗器，上下兩橋臂電壓源換流閥的橋臂電抗器串聯，在兩個橋臂電抗器之間連接有聯接變壓器；在上下兩橋臂的電壓源換流閥的直流側均串聯有平波電抗器；所述過電壓保護方法包括下述步驟：

（一）確定造成模塊化多電平電壓源換流閥過電壓應力的最苛刻故障工況；

（二）確定模塊化多電平電壓源換流閥的避雷器配置方式；

（三）選取避雷器參數；

其特征在于，所述步驟（二）中，確定模塊化多電平電壓源換流閥的避雷器配置方式包括下述子步驟：

2.1、確定避雷器集中保護方案；

2.2、確定避雷器分散保護方案；

2.3、確定單個換流站的避雷器數量；

2.4、確定避雷器的工作電壓；

2.5、確定最佳避雷器保護方案。

2.如權利要求1所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述電壓源換流閥為MMC換流閥，所述MMC換流閥由子模塊串聯組成，每個子模塊均由IGBT器件與其反并聯的二極管組成。

3.如權利要求1所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟（一）中，確定造成模塊化多電平電壓源換流閥過電壓應力的最苛刻故障工況包括下述子步驟：

1.1、分析雷電過電壓；

1.2、劃分造成電壓源換流閥操作過電壓的故障區域；

1.3、確定造成電壓源換流閥操作過電壓的故障類型；

1.4、建立過電壓分析模型；

1.5、計算雷電過電壓；

1.6、計算操作過電壓；

1.7、確定造成換流閥過電壓的最苛刻故障工況。

3、如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.1中，判斷直流線路是否采用全線電纜、或是采用架空線且直流線路上有平波電抗器；若直流線路采用架空線，并且沒有平波電抗器的抑制，則對來自直流側的雷電過電壓進行計算。

4.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.2中，劃分的故障區域包括換流站內交流場、換流站直流側和換流閥廳內部；換流站直流側包括換流站內直流場和直流線路。

5.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.3中，根據步驟1.2種劃分的故障區域確定造成換流閥操作過電壓的故障類型，包括站內交流場故障、換流站直流側故障和換流閥廳內部故障。

6.如權利要求5所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述站內交流場故障包括站內交流母線單相接地故障、兩相接地故障、兩相短路故障和三相接地故障；所述換流站直流側故障包括直流母線及直流電纜單極接地故障、雙極短路故障、雙極接地故障和單極斷線故障；所述換流閥廳內部故障包括換流閥不同位置的單相接地故障、兩相接地故障、兩相短路故障、三相接地故障以及橋臂直通故障。

7.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.4中，過電壓分析模型包括依據聯接變壓器、橋臂電抗器、換流閥設備內部及設備之間的連接關系建立的寬頻模型，在系統主電路拓撲基礎上添加分布電容支路和分布電感支路；輸入過電壓模型的參數包括模塊化多電平柔性直流輸電系統主參數、雜散參數以及控制保護參數。

8.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.5中，基于過電壓分析模型，對雷電過電壓進行仿真計算。

9.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.6中，基于過電壓分析模型，對操作過電壓進行仿真計算。

10.如權利要求2所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟1.7中，通過對步驟1.5和步驟1.6中工況的計算結果比較，得出導致模塊化多電平電壓源換流閥過電壓的最苛刻故障工況。

11.如權利要求1所述的過電壓保護方法，其特征在于，所述步驟2.1中，避雷器的集中保護方案是在每一個電壓源換流閥端間并聯避雷器，此避雷器稱作模塊化多電平電壓源換流閥避雷器。