[發明專利]適用于LCC-MMC混合級聯換流站的電壓和容量匹配方法

有效

• 申請號: 202011193016.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112165096B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 蔡暉;謝珍建;趙菲菲;許偲軒;彭竹弈;黃成辰;張文嘉;祁萬春;徐政;嚴銘
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院;國網江蘇省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36;H02M7/00;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種適用于LCC-MMC混合級聯換流站的電壓和容量匹配方法，包括如下步驟：

(1)根據逆變側LCC-MMC混合級聯換流站的額定直流電壓及額定容量、高壓閥組LCC的額定直流電壓及額定容量、低壓閥組MMC的額定直流電壓及額定容量，通過以下表達式定義換流站的電壓匹配系數k_u和容量匹配系數k_s；

其中：S_LCC為高壓閥組LCC的額定容量，U_LCC為高壓閥組LCC的額定直流電壓，S_MMC為低壓閥組MMC的額定容量，U_MMC為低壓閥組MMC的額定直流電壓，換流站的額定直流電壓U_inv＝U_LCC+U_MMC，換流站的額定容量S_inv＝S_LCC+S_MMC；

(2)根據電壓匹配系數k_u和容量匹配系數k_s，確定換流站高低壓閥組電壓及容量匹配的三種典型情況如下；

情況①：高壓閥組LCC的電壓及容量小于低壓閥組MMC的電壓及容量，即k_u＝k_s1；

情況②：高壓閥組LCC的電壓及容量等于低壓閥組MMC的電壓及容量，即k_u＝k_s＝1；

情況③：高壓閥組LCC的電壓及容量大于低壓閥組MMC的電壓及容量，即k_u＝k_s1；

(3)根據整流側交流故障、逆變側交流故障和系統直流故障來分析換流站高低壓閥組電壓及容量匹配的邊界條件；

(4)在電磁暫態仿真軟件PSCAD/EMTDC中搭建三種典型情況的仿真模型，分別對逆變側交流故障及系統直流故障進行仿真。

2.根據權利要求1所述的電壓和容量匹配方法，其特征在于：所述步驟(3)中對于整流側交流故障，過大或過小的電壓匹配系數k_u和容量匹配系數k_s不會在故障期間對換流站造成過壓或過流的影響。

3.根據權利要求1所述的電壓和容量匹配方法，其特征在于：所述步驟(3)中對于逆變側交流故障，故障期間高壓閥組LCC會發生換相失敗，線路上總的額定直流電壓會直接加到低壓閥組MMC上，若低壓閥組MMC的換流閥絕緣配合安全系數為λ，故障期間額定直流電壓U_LCC+U_MMC會直接加到低壓閥組MMC上造成過壓，則需要滿足：

簡化后可得到逆變側交流故障對于低壓閥組MMC直流電壓不越限的邊界條件為：

k_u＜λ-1

其中：λ表示在設計低壓閥組MMC換流閥過壓耐受能力時考慮到的最大暫態過電壓倍數，U_LCC為高壓閥組LCC的額定直流電壓，U_MMC為低壓閥組MMC的額定直流電壓。

4.根據權利要求1所述的電壓和容量匹配方法，其特征在于：所述步驟(3)中對于系統直流故障，故障期間低壓閥組MMC輸出的直流電壓幾乎不變，因此高壓閥組LCC將承受反向電壓，若高壓閥組LCC的換流閥絕緣配合安全系數為μ，故障期間低壓閥組MMC的額定直流電壓U_MMC會反向加到高壓閥組LCC上對換流閥造成電壓沖擊，則需要滿足：

簡化后可得系統直流故障對于高壓閥組LCC晶閘管反向直流電壓不越限的邊界條件為：

其中：μ表示在設計高壓閥組LCC換流閥過壓耐受能力時考慮到的最大暫態過電壓倍數，U_LCC為高壓閥組LCC的額定直流電壓。

5.根據權利要求1所述的電壓和容量匹配方法，其特征在于：所述步驟(3)中通過綜合整流側交流故障、逆變側交流故障以及逆變側直流故障各自情況，可得到換流站高低壓閥組電壓及容量匹配的邊界條件為：

其中：λ表示在設計低壓閥組MMC換流閥過壓耐受能力時考慮到的最大暫態過電壓倍數，μ表示在設計高壓閥組LCC換流閥過壓耐受能力時考慮到的最大暫態過電壓倍數。

6.根據權利要求1所述的電壓和容量匹配方法，其特征在于：所述步驟(4)中搭建三種典型情況的仿真模型具體參數為：情況①即k_u＝k_s＝1/3，高壓閥組LCC的額定直流電壓U_LCC＝200kV，額定容量S_LCC＝1000MVA，低壓閥組MMC的額定直流電壓U_MMC＝600kV，額定容量S_MMC＝3000MVA；情況②即k_u＝k_s＝1，高壓閥組LCC的額定直流電壓U_LCC＝400kV，額定容量S_LCC＝2000MVA，低壓閥組MMC的額定直流電壓U_MMC＝400kV，額定容量S_MMC＝2000MVA；情況③即k_u＝k_s＝3，高壓閥組LCC的額定直流電壓U_LCC＝600kV，額定容量S_LCC＝3000MVA，低壓閥組MMC的額定直流電壓U_MMC＝200kV，額定容量S_MMC＝1000MVA。