[發明專利]對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法

有效

• 申請號: 201710259291.X
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107039993B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李超;唐志軍;林國棟;石吉銀;胡文旺;陳錦山;晁武杰;郭健生
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國家電網公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02H7/26
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

1.一種對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟S1：根據功率轉帶可行性條件判斷對稱雙極柔性直流輸電換流器是否可以進行功率轉帶；

步驟S2：根據故障極功率P_a、非故障極功率P_b、單極額定功率P_N的數值計算被轉帶功率量ΔP；

步驟S3：閉鎖故障極換流器、斷開故障極金屬回線開關，使系統轉為單極帶金屬回線單端接地運行方式；

步驟S4：將非故障極功率按照功率轉帶速率定值升至P_b+ΔP；所述步驟S4中，功率轉帶速率定值按以下步驟進行整定：

步驟S41：根據對稱雙極柔性直流輸電換流器設備參數建立實時仿真模型；

步驟S42：模型中換流器設置為雙極帶金屬回線單端接地運行方式、故障極為單極功率控制、非故障極為雙極功率控制、故障極功率P_a為額定功率、非故障極功率P_b為零；

步驟S43：設置模型中非故障極功率P_b從零升至P_N的時間t₁，使仿真模型中功率轉帶速率為P_N/t₁；

步驟S44：不同轉帶速率下，仿真得到直流電壓超過1.15倍額定電壓的保持時間t₂；

步驟S45：t₂大于等于20ms時，換流器直流過壓保護Ⅰ段動作，將t₁增加Δt，重復步驟S43、S44；t₂小于20ms時，換流器直流過壓保護Ⅰ段不動作，進入步驟S46；

步驟S46：確定t₁數值，功率轉帶速率定值整定結果是P_N/t₁。

2.根據權利要求1所述的對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，其特征在于：所述步驟S1中，功率轉帶可行性條件為換流器采用雙極帶金屬回線單端接地運行方式，且非故障極采用雙極功率控制模式。

3.根據權利要求1所述的對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，其特征在于：所述步驟S2中，被轉帶功率量ΔP按如下方法計算：

被轉帶功率量應小于故障極原功率值：

ΔP≤P_a

非故障極原有功率加上轉帶的功率應小于單極額定功率：

P_b+ΔP≤P_N

被轉帶功率量應采取滿足以上公式條件的最大數值，以降低甩負荷對交流系統的影響，因此，被轉帶功率量數值為：

4.根據權利要求1所述的對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，其特征在于：所述步驟S44中，直流電壓超過1.15倍額定電壓的保持時間t₂按以下方法進行仿真計算，

輸入至非故障極換流器任意一相上下橋臂的有功功率瞬時值表示為：

其中U_s為非故障極換流器任意一相交流側交流電壓有效值；I_s為非故障極換流器任意一相交流側交流電流有效值；為非故障極換流器任意一相交流側交流電壓電流相位差；U_dc為非故障極換流器與直流電纜連接點直流電壓；I_dc為直流電纜上的直流電流；

在功率轉帶過程中，非故障極交流側輸入功率迅速提升，但由于直流電纜等效電抗的限流作用，直流電流上升速率較慢，換流閥交流側輸入功率大于直流側輸出功率，橋臂上電容電壓升高，橋臂的有功功率在單位時間的能量變化量等于電容增加的能量：

式中C₀為子模塊電容，N為每橋臂子模塊數量，U_dc(t)為當前時刻非故障極換流器與直流電纜連接點直流電壓，ΔU_dc為直流電壓變化量；

由于柔性直流輸電換流器一端采用功率控制方式、對端采用直流電壓控制方式，認為對端直流電壓保持恒定，因此ΔU_dc就是直流電纜上的電壓變化量，ΔU_dc減去直流電纜等效電阻r上的電壓變化量，即直流電纜等效電抗上的電壓變化量，進而計算得到直流電流單位時間內變化量ΔI_dc：

其中L直流電纜的等效電抗；r為直流電纜的等效電阻；

下一時刻直流電壓值和電流值為：

通過以上公式迭代求解得到不同功率轉帶速率下的直流電壓波形，根據波形計算直流電壓超過1.15倍額定電壓的保持時間t₂。