[发明专利]一种模块化多电平电压源换流阀的过电压保护方法

权利要求书

1.一种模块化多电平电压源换流阀的过电压保护方法，所述过电压方法用的系统为模块化多电平柔性直流输电系统，所述模块化多电平柔性直流输电系统为三相结构，每相均由上下两桥臂电压源换流阀串联组成；在所述上下两桥臂电压源换流阀的交流侧均串联有桥臂电抗器，上下两桥臂电压源换流阀的桥臂电抗器串联，在两个桥臂电抗器之间连接有联接变压器；在上下两桥臂的电压源换流阀的直流侧均串联有平波电抗器；所述过电压保护方法包括下述步骤：

（一）确定造成模块化多电平电压源换流阀过电压应力的最苛刻故障工况；

（二）确定模块化多电平电压源换流阀的避雷器配置方式；

（三）选取避雷器参数；

其特征在于，所述步骤（二）中，确定模块化多电平电压源换流阀的避雷器配置方式包括下述子步骤：

2.1、确定避雷器集中保护方案；

2.2、确定避雷器分散保护方案；

2.3、确定单个换流站的避雷器数量；

2.4、确定避雷器的工作电压；

2.5、确定最佳避雷器保护方案。

2.如权利要求1所述的过电压保护方法，其特征在于，所述电压源换流阀为MMC换流阀，所述MMC换流阀由子模块串联组成，每个子模块均由IGBT器件与其反并联的二极管组成。

3.如权利要求1所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤（一）中，确定造成模块化多电平电压源换流阀过电压应力的最苛刻故障工况包括下述子步骤：

1.1、分析雷电过电压；

1.2、划分造成电压源换流阀操作过电压的故障区域；

1.3、确定造成电压源换流阀操作过电压的故障类型；

1.4、建立过电压分析模型；

1.5、计算雷电过电压；

1.6、计算操作过电压；

1.7、确定造成换流阀过电压的最苛刻故障工况。

3、如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.1中，判断直流线路是否采用全线电缆、或是采用架空线且直流线路上有平波电抗器；若直流线路采用架空线，并且没有平波电抗器的抑制，则对来自直流侧的雷电过电压进行计算。

4.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.2中，划分的故障区域包括换流站内交流场、换流站直流侧和换流阀厅内部；换流站直流侧包括换流站内直流场和直流线路。

5.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.3中，根据步骤1.2种划分的故障区域确定造成换流阀操作过电压的故障类型，包括站内交流场故障、换流站直流侧故障和换流阀厅内部故障。

6.如权利要求5所述的过电压保护方法，其特征在于，所述站内交流场故障包括站内交流母线单相接地故障、两相接地故障、两相短路故障和三相接地故障；所述换流站直流侧故障包括直流母线及直流电缆单极接地故障、双极短路故障、双极接地故障和单极断线故障；所述换流阀厅内部故障包括换流阀不同位置的单相接地故障、两相接地故障、两相短路故障、三相接地故障以及桥臂直通故障。

7.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.4中，过电压分析模型包括依据联接变压器、桥臂电抗器、换流阀设备内部及设备之间的连接关系建立的宽频模型，在系统主电路拓扑基础上添加分布电容支路和分布电感支路；输入过电压模型的参数包括模块化多电平柔性直流输电系统主参数、杂散参数以及控制保护参数。

8.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.5中，基于过电压分析模型，对雷电过电压进行仿真计算。

9.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.6中，基于过电压分析模型，对操作过电压进行仿真计算。

10.如权利要求2所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤1.7中，通过对步骤1.5和步骤1.6中工况的计算结果比较，得出导致模块化多电平电压源换流阀过电压的最苛刻故障工况。

11.如权利要求1所述的过电压保护方法，其特征在于，所述步骤2.1中，避雷器的集中保护方案是在每一个电压源换流阀端间并联避雷器，此避雷器称作模块化多电平电压源换流阀避雷器。