[发明专利]用于串联型MTDC系统的VDCOL的暂态控制方法及其VDCOL合成器

说明书

技术领域

本发明涉及串联型MTDC（多端HVDC）系统技术领域，更特别地，涉及用于串联型MTDC系统的VDCOL（低压限流器）控制方法及其VDCOL合成器。

背景技术

VDCOL通常被用于HVDC系统，以在直流电压显著下降时减小直流电流。由于下列原因使用VDCOL：

1,在交流网络中出现干扰期间和之后避免功率失稳；

2,交流和直流故障被清除之后定义一个快速且受控的重启动；

3,在连续换向失败时避免晶闸管上的电流应力；以及

4,在交流电压恢复时降低连续换向失败的概率。

在HVDC系统中，对直流电压进行测量以产生与预定义的V/I特性曲线对应的电流限制指令。

图1示出用于双端HVDC系统的典型的VDCOL特性。对于双端HVDC系统，由于VDCOL功能中的直流电压被定义在架空线到地面之间（该直流电压沿着传输线几乎相等），所以如果在故障期间直流电压下降得足够大，则整流换流站侧和逆变换流站侧均能触发VDCOL功能。

在VDCOL逻辑中，电流指令不直接应用于换流站的各自的电流控制器。对于每个换流站，VDCOL根据直流电压水平以及最大/最小电流参考限制确定最终的电流参考I_ref。

图2示出现有技术中典型的VDCOL子模块的简化框图。

在双端HVDC传输中，所有换流站配备有闭环电流控制器。通常，整流换流站控制极直流电流，逆变换流站控制极直流电压。这通过以下方式完成：在逆变换流站中的电流指令I_{ord_lim}上增加负电流裕度I_margin。

在串联型MTDC系统中，需要定义多个电流裕度。例如，如果串联型MTDC系统中其中一个整流换流站作为电流设定终端（CST）工作，那么将为电压设定终端（VST）定义不同的电流裕度，并且这些不同的电流裕度将被严格执行。

然而，现有的VDCOL功能（最初为双端HVDC系统所设计的）无法直接应用于串联型MTDC系统。对于串联型MTDC，VDCOL功能中的直流电压被定义为换流站的端电压，在VST处的直流电压跌落没有被CST直接测量到并且反之亦然，如果没有额外的电流指令的协调，电流裕度规则将被破坏，，这将导致串联型MTDC系统的工作点异常。

相比之下，在双端HVDC或甚至是并联型MTDC系统中不会发生这种情况。例如，在双端HVDC系统中，整流换流站的电流参考总是高于逆变换流站的电流参考，因为整流换流站的直流电压和逆变换流站的直流电压在稳态或暂态期间几乎相同，这使系统最终返回到正常工作点。

下文给出一个示例，用来显示直流电压跌落期间电流裕度的混乱以及随后的串联型MTDC系统的异常的系统工作点。

图3示出单极四端串联型MTDC系统，该系统包括两个整流换流站（R1和R2）以及两个逆变换流站（I1和I2）。R1、R2、I1和I2通过直流线路串联连接，并且R1和I2接地，作为低电压换流站。

在正常操作期间，R1作为CST控制直流电流，而R2、I1和I2作为VST控制各自的直流电压。R1、R2、I1和I2的电流指令分别是I_{R1_ord}、I_{R2_ord}、I_{I1_ord}以及I_{I2_ord}，并等于来自主控制器的电流指令I_ord：

I_{I1_ord}=I_{I2_ord}=I_{R1_ord}=I_{R2_ord}=I_ord（1）

由于在正常直流电压期间VDCOL不会被触发，所以用于每个换流站的电流控制器的直流电流参考值具有如下关系（由于有各自的电流裕度更新）：

I_{I1_ref}<I_{I2_ref}<I_{R1_ref}<I_{R2_ref}（2）

然而，在直流电压跌落期间，（2）中的关系无法再满足并且会导致系统建立起异常工作点。

图4示出R1的直流电压跌落之后的异常工作点。