[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于直流儲(chǔ)能裝置的MMC-HVDC并網(wǎng)故障穿越控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811085202.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109193766B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨睿;孔維一
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發(fā)明提出一種基于直流儲(chǔ)能裝置的MMC?HVDC并網(wǎng)故障穿越控制方法，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障交流電壓跌落幅度不超過(guò)設(shè)定值時(shí)，MMC?HVDC增大交流電流，消除MMC?HVDC的不平衡功率，進(jìn)而將MMC?HVDC直流線路中堆積的有功功率傳輸至電網(wǎng)側(cè)，維持直流線路電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)故障穿越；當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障交流電壓跌落幅度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)直流儲(chǔ)能裝置將MMC?HVDC直流線路中的堆積的有功功率存儲(chǔ)至直流儲(chǔ)能裝置，當(dāng)直流儲(chǔ)能裝置容量滿(mǎn)額時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)卸荷電阻消耗剩余的直流線路堆積有功功率，消除MMC?HVDC的不平衡功率，進(jìn)而維持直流線路電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)故障穿越。本發(fā)明通過(guò)直流儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)故障期間不平衡功率，可以實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越，且不會(huì)造成故障期間功率的完全浪費(fèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域，特別涉及一種基于直流儲(chǔ)能裝置的MMC-HVDC并網(wǎng)故障穿越控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等清潔能源逐漸被人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用，可再生能源在世界能源供應(yīng)戰(zhàn)略中占據(jù)了一席之地。在眾多的新型可再生能源中，風(fēng)能分布范圍廣泛，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)比較成熟且成本相對(duì)較低，最具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景。

由于大型風(fēng)電場(chǎng)一般都遠(yuǎn)離電網(wǎng)，MMC-HVDC輸電線路可以將風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電能以良好的電能質(zhì)量傳輸至電網(wǎng)，但當(dāng)MMC-HVDC電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障后，電網(wǎng)側(cè)交流電壓下降，進(jìn)而導(dǎo)致MMC-HVDC傳輸至電網(wǎng)的有功功率降低，而風(fēng)電場(chǎng)輸出至MMC-HVDC的有功功率不受電網(wǎng)側(cè)故障影響，此時(shí)MMC-HVDC接收的有功功率大于傳輸至電網(wǎng)的有功功率，造成直流線路中有功功率堆積，進(jìn)而導(dǎo)致直流電壓升高，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前針對(duì)MMC-HVDC的故障穿越問(wèn)題，解決方法主要有：(李文津，湯廣福，康勇.《含動(dòng)態(tài)直流泄能電阻的MMC-HVDC提高風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力研究》[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38(05)：1127-1135.)提出在MMC-HVDC直流線路接近電網(wǎng)側(cè)換流器處接入動(dòng)態(tài)直流卸能電阻，在電網(wǎng)側(cè)故障期間，使用動(dòng)態(tài)直流卸能電阻消耗直流線路中的不平衡功率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)MMC-HVDC并網(wǎng)的故障穿越。但該種方法會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)卸荷電阻工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，需為其配置相應(yīng)冷卻裝置；(馬文龍.《Crowbar保護(hù)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)故障穿越中的應(yīng)用》[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2011,31(07):127-130.)提出在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)加入撬棒電路，可以實(shí)現(xiàn)不脫網(wǎng)運(yùn)行的要求，但撬棒電路會(huì)導(dǎo)致雙饋機(jī)組運(yùn)行在鼠籠式異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)，從而吸收大量無(wú)功功率，從而惡化并網(wǎng)點(diǎn)電壓，且同樣只適用于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)。(竇昊翔.《基于MMC-HVDC的直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)故障穿越控制策略研究》[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.)提出先通過(guò)直流卸荷電阻的投入穩(wěn)定直流電壓，然后通過(guò)對(duì)風(fēng)力機(jī)槳距角的調(diào)節(jié)，減少風(fēng)電場(chǎng)的有功輸出，從而提高風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)柔性高壓直流輸電線路的故障穿越能力。該方法直流卸荷電阻會(huì)造成功率浪費(fèi)，且槳距角調(diào)節(jié)為機(jī)械量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)際中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于直流儲(chǔ)能裝置的MMC-HVDC并網(wǎng)故障穿越控制方法，可以實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越，且不會(huì)造成故障期間功率的完全浪費(fèi)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于直流儲(chǔ)能裝置的MMC-HVDC并網(wǎng)故障穿越控制方法，通過(guò)直流儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)故障期間不平衡功率，實(shí)現(xiàn)故障穿越，具體方法為：

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障交流電壓跌落幅度不超過(guò)設(shè)定值時(shí)，MMC-HVDC增大交流電流，消除MMC-HVDC的不平衡功率，進(jìn)而將MMC-HVDC直流線路中堆積的有功功率傳輸至電網(wǎng)側(cè)，維持直流線路電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)故障穿越；

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障交流電壓跌落幅度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)直流儲(chǔ)能裝置將MMC-HVDC直流線路中的堆積的有功功率存儲(chǔ)至直流儲(chǔ)能裝置，當(dāng)直流儲(chǔ)能裝置容量滿(mǎn)額時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)卸荷電阻消耗剩余的直流線路堆積有功功率，消除MMC-HVDC的不平衡功率，進(jìn)而維持直流線路電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)故障穿越；