[發明專利]一種對稱雙極MMC直流側單極接地故障穿越和恢復方法

有效

• 申請號: 201710199650.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107069679B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 林磊;何震;胡家兵;徐晨;胡凱
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張建偉;曹葆青

1.一種對稱雙極MMC直流側單極接地故障穿越和恢復方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)判別MMC直流側是否發生單極接地故障：

是則執行以下動作：發出故障極MMC閉鎖信號，使故障極MMC所有半橋子模塊內IGBT全部關斷，以阻斷所述半橋子模塊電容的放電通路；發出半橋子模塊的旁路晶閘管導通信號，旁路所述半橋子模塊內反并聯的二極管，以保護反并聯二極管；對故障極的直流斷路器發出斷開指令，阻斷交流電網的短路通路；以上動作不分先后；所述MMC指模塊化多電平換流器，所述故障極為發生直流側接地故障的一極；轉步驟(2)；

否則系統繼續處于穩態控制模式，轉步驟(6)；

(2)當母線直流故障電流衰減到零之后，發出故障極MMC解鎖信號，使故障極MMC轉入無功補償STATCOM(Static Synchronous Compensator)運行模式，向交流側持續提供無功支撐；

(3)當故障極直流母線去游離過程結束，即恢復絕緣水平時，對直流母線上的直流斷路器發出重合閘信號；

(4)判別故障極直流母線上的浪涌電流應力是否過大；

是則表明故障未被清除，向所述故障極直流母線上的直流斷路器發出重新斷開信號，隔離故障點；轉步驟(5)；

否則表明暫時性故障已被清除，向故障極MMC發出逐步恢復功率傳輸信號，使其轉入穩態控制模式，轉步驟(6)；

(5)判斷所述直流斷路器通過電流超過額定值的次數是否大于預設過流次數；是則使MMC保持STATCOM運行模式，直流短路器不再進行重合閘嘗試，轉步驟(6)；否則轉步驟(1)；所述預設定過流次數取2～3次；

(6)結束。

2.根據權利要求1所述的故障穿越和恢復方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下子步驟：

(2-1)根據換流變壓器容量、MMC橋臂通流能力、半橋子模塊均壓、子模塊電容電壓波動和直流線路過載能力約束條件，確定健全極MMC的有功功率和無功功率運行區域；在該有功功率和無功功率運行區域內，調整健全極MMC穩定運行工作點，使其運行于短時過載，以盡可能多的傳輸有功功率，從而彌補單極接地故障引起的功率缺額；

(2-2)向所述故障極MMC發出在故障期間傳輸兩倍的額定無功功率信號，使所述健全極MMC在穩態下所需傳輸的額定無功功率由故障極MMC來承擔。

3.根據權利要求2所述的故障穿越和恢復方法，其特征在于，所述步驟(2-1)中所述換流變壓器容量的限制條件為：

換流器所傳輸的有功功率P、無功功率Q和換流變壓器的傳輸容量S_max滿足：P²+Q²＜S_max²；

其中，有功功率P、無功功率Q分別為從公共連接點PCC(Point of Common Coupling)流向MMC的有功與無功功率，S_max為換流變壓器的最大傳輸容量。

4.根據權利要求2所述的故障穿越和恢復方法，其特征在于，所述步驟(2-1)中所述MMC橋臂通流能力的限制條件為：

各橋臂電流滿足：

其中，I_lim為子模塊中各IGBT的最大通流能力，U_dc為單個MMC的直流母線電壓，U_sm為交流母線電壓幅值；整流方向為正方向。

5.根據權利要求2所述的故障穿越和恢復方法，其特征在于，所述步驟(2-1)中各半橋子模塊均壓的限制條件為：

各橋臂電流的直流分量必須小于交流分量；即有功功率P和無功功率Q滿足：其中，U_dc為單個MMC的直流母線電壓，U_sm為交流母線電壓幅值；整流方向為正方向。