[發明專利]一種適用于MMC柔性直流子模塊過壓控制保護方法

有效

• 申請號: 201310652324.9
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103730880A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 湯廣福;客金坤;李強;馮靜波;鄧衛華;呂錚
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國網遼寧省電力有限公司大連供電公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12
• 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

技術領域

本發明涉及一種保護方法，具體涉及一種適用于MMC柔性直流子模塊過壓控制保護方法。

背景技術

模塊化多電平柔性直流輸電系統，主要由多個子模塊串并聯組成的。每個子模塊由電容器、急速真空開關、IGBT、SCR、取能電源等組成；每個子模塊控制器通過光纖和上級閥基控制器通訊，接收閥基控制器對子模塊的控制命令的同時上傳子模塊的狀態，通過閥基控制器和子模塊控制器協同控制完成對子模塊的控制。

由于現在制作工藝的限制，大容量柔性直流輸系統子模塊當發生嚴重過壓故障時電容器的和IGBT的兩端所承受的電壓非常接近器件的極限值，嚴重時可能會引起IGBT、電容器的爆炸。此外，單個子模塊本身原因引起的故障時，為了避免故障子模塊影響整個直流系統正常運行，故障子模塊將通過急速真空開關旁路掉；有些系統故障，如系統震蕩環流失效等，需要將所有子模塊閉鎖，然后動態的將子模塊的過壓保護值提高，以避免子模塊誤旁路引起更大的系統故障。

子模塊在正常穩態運行時，由于功率傳輸、電容電壓平衡控制效果、測量誤差和控制系統計算誤差等因素也會已經子模塊電壓波動，因此設定閥基控制器、子模塊控制器和硬件保護的過壓保護定值時應考慮到這些正常的電壓波動。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種適用于MMC柔性直流子模塊過壓控制保護方法，適用于大容量模塊化多電平柔性直流輸電系統對子模塊過電壓控制保護，通過閥基控制器、子模塊控制器及擊穿二極管保護實現對子模塊過壓故障的三級保護，保證過壓故障子模塊安全旁路及整個模塊化多電平柔性直流輸電系統正常運行。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種適用于MMC柔性直流子模塊過壓控制保護方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：確定三級過壓控制保護定值；

步驟2：對第二級子模塊控制器過壓控制保護定值進行動態調整；

步驟3：對MMC柔性直流子模塊進行過壓控制保護。

所述步驟1中的三級過壓控制保護定值包括第一級閥基控制器過壓控制保護定值、第二級子模塊控制器過壓控制保護定值和第三級擊穿二極管過壓控制保護定值。

所述第一級閥基控制器過壓控制保護定值、第二級子模塊控制器過壓控制保護定值和第三級擊穿二極管過壓控制保護定值分別對應閥基控制器過壓控制保護、子模塊控制器過壓控制保護和擊穿二極管過壓控制保護。

根據子模塊正常運行時電壓波動及通訊時延確定所述第一級閥基控制器過壓控制保護定值；通過確保閥基控制器過壓控制保護、子模塊控制器過壓控制保護到擊穿二極管過壓控制保護的保護水平依次遞增且須保持級差及器件的過壓極限值，確定第二級子模塊控制器過壓控制保護定值和第三級擊穿二極管過壓控制保護定值。

所述步驟2中，閥基控制器及子模塊控制器的協同控制引起子模塊過壓故障原因包括子模塊過壓故障和MMC系統故障；檢測到由于所述MMC系統故障引起的子模塊過壓時，閉鎖所有子模塊，動態調整第二級子模塊控制器過壓控制保護定值。

所述步驟3包括以下步驟：

步驟3-1：進行閥基控制器過壓控制保護；

步驟3-2：進行子模塊控制器過壓控制保護；

步驟3-3：進行擊穿二極管過壓控制保護。

所述步驟3-1中，閥基控制器實時檢測MMC系統是否發生MMC系統故障，當檢測到發生MMC系統故障時，關閉閥基控制器過壓控制保護；當MMC系統未發生MMC系統故障，閥基控制器監測到單個子模塊發生過壓故障時，則旁路故障子模塊。

所述步驟3-2中，子模塊控制器過壓控制保護由子模塊內部的控制器完成，所述子模塊塊控制器實時監測是否發生MMC系統故障；當檢測到發生MMC系統故障時，子模塊控制器動態的將所述第二級子模塊控制器過壓控制保護定值提高；當檢測到子模塊電壓高于子模塊控制器過壓控制保護定值時，則旁路過壓子模塊。

所述步驟3-3中，檢測到子模塊的電壓高于所述第三級擊穿二極管過壓控制保護定值時，旁路過壓子模塊，完成擊穿二極管過壓控制保護。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1.對子模塊過壓故障有包括閥基控制器過壓控制保護、子模塊控制器過壓控制保護和擊穿二極管過壓控制保護共三級過壓控制保護，可快速、準確的旁路過壓故障的子模塊，即使在閥基控制器過壓控制保護和子模塊控制器過壓控制保護同時出錯的情況下，最后擊穿二極管過壓控制保護可以確保旁路有過壓故障的子模塊；