[發明專利]一種抑制混合直流輸電換相失敗的協調控制方法

有效

• 申請號: 201310231501.6
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103730906A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 趙成勇;劉文靜;郭春義;劉濟豪
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于輸配電技術領域，尤其涉及一種抑制混合直流輸電換相失敗的協調控制方法。

背景技術

傳統的LCC-HVDC輸送容量大、電壓等級高得到了廣泛認可，而目前在建VSC-HVDC工程的最高輸送容量和最高電壓等級也分別達到了2×1000MW和500kV，雖然二者的容量和電壓等級還有一定差距，但是考慮到VSC-HVDC的發展現狀和前景，結合LCC-HVDC和VSC-HVDC的混合直流輸電將具有工程應用前景。本發明涉及的整流側為VSC、逆變側為LCC的混合直流輸電，在遠距離海上風電的并網方案中具有獨特的優勢和競爭力，是一種具有廣泛前景的混合結構。目前新能源發電尤其以風力發電迅速發展，VSC無需外加換相電壓，可以靈活控制交流母線電壓，此類混合直流輸電克服了LCC連接風電場時需外加換相電壓，VSC投資、損耗大的缺點，合理結合兩者的優點，雖然其逆變側可能發生換相失敗，但通過一定的措施可以減小其發生的概率。

換相失敗即當逆變器兩個閥進行換相時，因換相過程未能進行完畢，或者預計關斷的閥關斷后，在反向電壓期間未能恢復阻斷能力，當加在該閥上的電壓為正時，立即重新導通，則發生了倒換相，使預計開通的閥重新關斷。根據混合直流輸電系統的數學模型與運行特性，本發明設計了一種抑制整流側為VSC逆變側為LCC的混合直流輸電換相失敗的協調控制方法，即整流側VSC采用的定直流電壓控制、定交流電壓控制，逆變側LCC包含低壓限流控制（Voltage?Dependent?Current?Order?Limiter，VDCOL）的定直流電流控制的基本控制策略的基礎上，在整流側VSC加入低壓限壓控制（Voltage?Dependent?Voltage?Order?Limiter，VDVOL）。設計的協調控制策略可以有效提高混合直流輸電系統對換相失敗的抵御能力，而且可以加快系統的故障恢復速度。

發明內容

本發明針對整流側為VSC逆變側為LCC的混合直流輸電系統換相失敗故障進行研究，提出了一種抑制此類混合直流輸電換相失敗的協調控制方法。其特征在于，在整流側VSC采用的定直流電壓控制、定交流電壓控制，逆變側LCC包含VDCOL的定直流電流控制的基本控制策略的基礎上，在整流側VSC加入VDVOL，具體包括以下步驟：

步驟1：設計整流側VSC的VDVOL的參數；

步驟2：在混合直流輸電系統的逆變側LCC設置故障監測點，根據監測點監測到的故障信息，確定整流側VSC是否啟動VDVOL；

步驟3：若確定啟動整流側VSC的VDVOL控制，則根據步驟1中VDVOL的參數設置，對混合直流輸電系統進行在線控制。

步驟1中，根據混合直流輸電系統的數學模型與運行特性，整流側VSC的直流電壓參考值應與逆變側LCC交流母線電壓呈線性關系。為預防換相失敗，通過仿真與系統分析，考慮一定的裕度以及電壓波動范圍后，確定整流側VSC直流電壓與逆變側LCC交流母線電壓的關系，即VDVOL的各轉折點與參數設置。

步驟2中，在混合直流輸電系統的逆變側LCC設置故障監測點，實時監測逆變側LCC交流母線是否發生故障。根據監測點監測到的故障信息，即是否發生故障使逆變側LCC交流母線電壓下降，確定是否啟動整流側VSC的VDVOL控制。若監測到逆變側LCC發生故障且交流母線電壓跌落至啟動VDVOL的限值，則啟動VDVOL控制。

步驟3中，若確定啟動整流側VSC的VDVOL控制，則根據步驟1中的VDVOL參數設置，降低整流側VSC定直流電壓的直流電壓參考值，對混合直流輸電系統進行在線控制。

本發明的有益效果是，當混合直流輸電系統逆變側LCC發生故障時，根據監測點檢測出的故障信息，啟動整流側VSC的VDVOL控制，降低直流電壓參考值，可以有效提高混合直流輸電系統對換相失敗的抵御能力，而且可以加快系統的故障恢復速度。

附圖說明

圖1是本發明提供的整流側為VSC逆變側為LCC的混合直流輸電系統圖；

圖2是本發明提供的一種抑制混合直流輸電換相失敗的協調控制方法整流側VSC的控制框圖；

圖3是本發明提供的一種抑制混合直流輸電換相失敗的協調控制方法逆變側LCC的控制框圖；

圖4是本發明提供的一種VDVOL的外特性曲線圖（以K_VDVOL=2.5為例）。

具體實施方式

下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。