[發明專利]適應于多端直流系統故障恢復的協調啟動控制方法和系統

在審

• 申請號: 202110604840.9
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113193558A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 解大;王西田;王晨磊;張鑫林;潘明杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種適應于多端直流系統故障恢復的協調啟動控制方法和系統，通過MMC換流站級控制器，在MMC系統完成不可控預充電后投入MMC換流站級控制器，通過控制器實現MMC換流站平穩啟動以及充電至最終目標值，當啟動過程出現故障時，針對不同故障對控制器的相關控制量進行調節，通過控制主從換流站的MMC控制器，完成多端直流系統的故障恢復。本發明實現了主換流站的啟動、從換流站的同步預充電以及協調并入直流網絡的協調啟動控制，極大程度上減小了啟動過程中的能量暫態沖擊，并改變了原有故障后系統經停機后再啟動的能量損失及時間延長。

技術領域

本發明涉及多端直流系統啟動控制技術領域，具體地，涉及一種適應于多端直流系統故障恢復的協調啟動控制方法和系統。

背景技術

不同于現有的傳統直流輸電工程，基于MMC的多端直流輸電系統(Multi-TerminalDirect Current，MTDC)更適合現代電力系統發展新形勢的需要。全球多個基于MMC的多端直流輸電工程正在不斷建設和運行中，MMC-MTDC直流系統也是當今直流輸電領域的研究新熱點。關于MMC系統的拓撲結構、調制技術、電容均壓控制技術以及環流抑制技術還存在許多有待優化的問題。MMC-MTDC系統的啟動控制、主從控制、停機控制、冗余控制以及保護控制等方面，還有許多關鍵問題有待解決。

在多端直流系統的啟動過程中，有可能發生多種故障影響系統的啟動，故障出現后經過短暫時間可以恢復的故障為暫時性故障，故障出現后經過短暫時間無法恢復的故障為永久性故障。多端直流系統在暫時故障后恢復啟動過程一般較為緩慢或直接進入停機放電。若要重新實現啟動，則已經損耗大量的能量和延長了啟動時間，降低了系統的效率。

專利文獻CN104578187B(申請號：CN201510006777.3)公開了一種多端柔性直流輸系統級協調控制裝置，包括數據采集模塊、數據處理模塊、控制功能處理模塊、通信管理模塊和冗余控制模塊，數據采集模塊負責過程數據采集、狀態信號以及電壓電流等模擬量采樣數據，生成控制功能處理模塊需要的輸入數據；控制功能處理模塊包括有功控制、無功控制、直流電壓控制、VF控制等模塊，最終生成換流站的電壓、有功、無功和頻率等參考值信號，通過通信管理模塊送到換流站單元控制器，完成系統控制目標。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種適應于多端直流系統故障恢復的協調啟動控制方法和系統。

根據本發明提供的適應于多端直流系統故障恢復的協調啟動控制方法，包括：

步驟1：選定多端直流系統的單端MMC1換流站進行單端預充電，達到預充電目標值的70％；

步驟2：對該單端MMC1換流站進行定直流電壓和定無功功率的啟動控制，完成MMC1換流站的啟動和電容充電至目標值；

步驟3：在單端MMC1換流站啟動時，將MMC從換流站并入直流母線；

步驟4：在定有功功率和定無功功率的控制下啟動MMC從換流站，實現整個多端直流系統的預充電與啟動；

步驟5：在啟動過程中出現故障時，對故障類型做出判斷，并對控制器進行調節，完成多端直流系統的恢復啟動。

優選的，所述步驟3包括：

計算從換流站充電是否超過電壓上下限，根據充電的要求以及不可控充電的能力，得到MMC從換流站的子模塊電壓可行區間上下限，根據可行區間的上限判斷協調預充電的方式的可行性；

可行區間的上限包括：本地換流站對遠端換流站不可控充電子模塊電容的最大電壓值、MMC1換流站啟動完成后直流母線對從換流站的子模塊可充電的最大電壓值、MMC1換流站啟動過程中從換流站子模塊電容充電的最大電壓值和從換流站啟動完成后的子模塊電容電壓，對應公式和關系表示為：