[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

本發明涉及一種對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法。首先，對稱雙極接線的柔性直流輸電換流器在發生單極故障時，判斷換流器是否采用雙極帶金屬回線單端接地運行方式，及非故障極采用雙極功率控制模式；如是，則根據故障極功率P_a、非故障極功率P_b、單極額定功率P_N計算被轉帶功率量，使其等于P_a與P_N?P_b中的較小值；然后，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；然后，根據換流器設備參數建立實時仿真模型，仿真計算出功率轉帶速率定值P_N/t₁；最后，將非故障極功率按照功率轉帶速率定值升至P_b+ΔP。本發明旨在為對稱雙極換流器發生單極故障時提供功率轉帶控制方法和理論依據。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，屬于采用對稱雙極接線的模塊化多電平換流器控制技術，具體為對稱雙極換流器發生單極故障后，將故障極功率轉帶至非故障極的控制方法。

背景技術

采用對稱雙極接線的柔性直流輸電系統具有靈活的運行方式，極Ⅰ、極Ⅱ可整體運行，也可單獨運行。正常工況下，系統采用雙極帶金屬回線單端接地運行方式，兩極不平衡電流通過金屬回線返回。單極發生故障時，將故障極換流閥閉鎖、停運，同時將故障極全部或部分功率轉移至正常極。正常極和金屬回線轉為單極帶金屬回線運行方式，工作電流通過金屬回線返回。此時，工程最多仍能輸送50%的額定容量，降低了甩負荷對交流電網的沖擊程度，提高了供電可靠性。

目前缺乏針對功率轉帶的研究內容，但功率轉帶的本質是功率快速變化的過程。著作《基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術》提出直流側電容充放電可在2ms內完成；文獻《對稱雙極柔性直流輸電系統的運行特性研究》仿真換流閥運行特性時，在30ms內可實現從200MW至400MW的功率階躍；文獻《柔性直流輸電系統的設計及運行特性實驗》仿真的換流閥潮流反轉過程可在40ms內完成且直流電壓無波動；文獻《廈門柔性直流輸電工程功率突變現象及優化策略》分析了直流控制系統控制時間不同步導致無功功率突變現象的機理，并提出優化策略。以上研究內容均認為柔性直流輸電系統可以快速實現有功功率變化、階躍甚至反轉，但根據國內已建成的柔性直流輸電工程試驗數據發現，有功功率指令變化較快時會引起直流母線電壓波動，甚至導致直流過壓保護動作而跳閘。為確保功率轉帶過程順利完成，有必要提出功率轉帶控制方法并優化相關控制參數。

鑒于目前功率轉帶控制方法缺失的現狀，本發明提出對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法。該方法首先提出功率轉帶的可行性條件；然后根據故障極和非故障極功率值提出被轉帶功率量的計算過程；通過引入直流電纜等實際設備參數建立仿真模型，根據仿真結果提出功率轉帶速率參數的整定方法；最后提出功率轉帶控制流程。通過本發明提供的控制方法對換流器發生單極故障時的功率轉帶過程分析和相關控制參數整定具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，使換流器發生單極故障將故障極功率快速轉帶至非故障極時有效減小直流母線電壓波動。本發明一方面闡明功率轉帶的可行性條件并提供具體控制流程；另一方面提出了被轉帶功率量和功率轉帶速率參數的計算及整定方法。通過本發明為換流器發生單極故障時提供功率轉帶控制方法，為相關控制參數整定提供理論依據和技術支持。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種對稱雙極柔性直流輸電換流器功率轉帶控制方法，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；