[發明專利]柔性直流輸電系統的換流器解鎖方法與柔性直流輸電系統

在審

• 申請號: 201810370204.2
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108631573A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 辛光明;劉苗;孟超;黃天嘯;王沛然;張碩;劉蓁;王曉斐;張思琪;曹天植;王炳輝;魏笑然;劉蔚;王豐;吳濤;謝歡
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國網冀北電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02J3/36
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;湯在彥

本發明提供了一種柔性直流輸電系統的換流器解鎖方法與柔性直流輸電系統，所述方法包括，啟動站將電網側的交流電轉換為直流電輸出至被啟動站；所述啟動站預充電完成后，解鎖所述啟動站換流器；所述啟動站換流器解鎖完成后，換流器解鎖控制器判斷直流電壓是否達到設定值；所述被啟動站換流器包括多個換流器子模塊，當所述直流電壓達到設定值時，所述換流器解鎖控制器解鎖所述被啟動站換流器，控制所述換流器子模塊初始狀態為投入狀態，并逐步控制減少處于投入狀態的所述換流器子模塊數量，直到所述被啟動站換流器解鎖完成。

技術領域

本發明涉及直流輸電領域，尤指一種柔性直流輸電系統的換流器解鎖方法與柔性直流輸電系統。

背景技術

目前直流輸電系統大多采用柔性直流輸電技術，柔性直流輸電技術是一種以電壓源變流器、可關斷器件和脈寬調制技術為基礎的新型直流輸電技術。與傳統基于晶閘管的電流源型直流輸電技術相比，柔性直流輸電技術具有可控性高、設計施工方便環保、占地小及換流站間無需通信等優點，在可再生能源并網、分布式發電并網、孤島供電、城市電網供電等方面具有明顯的優勢。因此，柔性直流輸電近年來得到了快速發展。

柔性直流輸電系統中，若一端換流站與交流電網聯網運行，命名為啟動站，另一端換流站孤島運行，命名為被啟動站；換流站啟動時，需要啟動站換流站通過直流線路帶被啟動站換流站一起啟動，即啟動站換流站啟動的同時向被啟動站換流站充電，待直流電壓上升至較高水平后解鎖換流站，直流電壓上升至額定值。

柔性直流輸電系統通常采用模塊化多電平(MMC)型換流器，MMC型的橋臂支路是由眾多的MMC子模塊串聯構成的，回路中串聯了大量的電容器。在換流器預充電后，直流電壓將上升至額定直流電壓的70～80％，解鎖后換流器將把各子模塊電容電壓抬升至運行值附近，同時以直流電壓的額定值為控制目標，直流電壓將迅速抬升至額定值。

被啟動MMC型換流器解鎖前，所有MMC子模塊電容均投入充電回路中；被啟動MMC型換流器解鎖后，按照MMC型換流器的設計原理，50％MMC子模塊投入充電回路，50％MMC子模塊處于旁路狀態，即解鎖后施加在每個MMC子模塊電容器兩端的電壓瞬間升至解鎖前的2倍。電容兩端電壓在短時間突然增高后會導致充電電流急劇上升，即di＝du/dt。因此，在換流器解鎖過程中，會產生較大的沖擊電流，給設備安全及電網運行帶來威脅。

如圖1所示為現有技術中解鎖被啟動站換流器時充電電流、直流電壓與換流器子模塊電壓的仿真圖，從仿真圖上可以看到，在被啟動換流站換流器解鎖后，由于換流器子模塊投入數量減少，直流電壓瞬間由370kV拉低到190kV，充電電流達到1kA，換流器子模塊電壓上升，整個過程持續約80ms，最終換流器子模塊電容電壓由0.8kV上升至1.6kV左右。由此可以看出，在被啟動站換流器解鎖過程中，會產生較大的沖擊電流，即充電電流，給設備安全及電網運行帶來威脅。

現在的直流輸電系統啟動過程，對啟動站的充電電流通過控制策略進行了限制，卻沒有針對被啟動站換流器充電電流的控制策略。因此，避免直流輸電系統中被啟動站在換流器過程中產生過大的沖擊電流、保證設備安全、減少設備損耗，成為目前直流輸電系統使用過程中亟待解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中，柔性直流輸電系統中被啟動站換流器解鎖時，產生的沖擊電流過大，而使設備存在安全隱患及電網運行受影響等問題，本發明實施例的主要目的在于提供一種柔性直流輸電系統的換流器解鎖方法，所述方法包括，

啟動站將電網側的交流電轉換為直流電輸出至被啟動站；

所述啟動站預充電完成后，解鎖所述啟動站換流器；

所述啟動站換流器解鎖完成后，換流器解鎖控制器判斷直流電壓是否達到設定值；