[发明专利]一种MMC‑MTDC系统协调启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MMC-MTDC系统协调启动控制方法。

背景技术

多端柔性直流输电能实现多电源供电、多落点受电，是电力系统中一种灵活、可靠、快捷的输电方式。而模块化多电平换流器因其输出电压波形质量高、开关损耗低、易于扩容和故障穿越能力强等优势，逐渐成为多端柔性直流输电发展的趋势。

启动过程的顺利完成是多端系统正常运行的前提和基础，合适的启动策略应能对多端系统各换流器启动时序进行协调配置，抑制其因相互影响而产生的电气冲击，避免启动失败。但MMC-MTDC直流电容分散在各子模块中，其启动不仅要考虑换流器内部各子模块电容的均衡充电问题，还需要考虑换流站间直流耦合对MMC启动过程的影响。

因此，研究MMC-MTDC系统协调启动控制策略，解决换流站内子模块预充电均压和换流站间的有序解锁这两个关键问题就显得尤为重要。

然而目前，国内外对MMC-MTDC系统的协调启动研究较少。在多端系统的换流器子模块预充电均压方面，部分学者提出通过双闭环控制进行子模块可控阶段充电，此时交流侧无电源的换流站(简称无源站)的启动要求交流侧有电源的换流站(简称有源站)的交流软启电阻一直投入，增大了对软启电阻平均功率的需求，且解锁时会造成直流电压跌落；也有学者设计了载波移相的可控阶段启动方法，但控制实现复杂；还有学者提出一种半闭锁充电方法，可将子模块充电至额定值，但未对换流器预充电方式做全面考虑和研究。在换流站间有序解锁方面，现有研究主要着重于有源站的启动策略，或者换流器直流侧充电的有序解锁方案，未涉及到多端系统中交直流侧混合充电情况，且未对多端系统多换流站之间的有序解锁做深入研究。

申请号为201210462977.6的中国专利申请《一种模块化多电平柔性直流输电换流器的启动方法》披露了一种方案。该方法的主要步骤为:在启动过程中，对桥臂上的各子模块进行排序，切除电压较高的若干个子模块，而对其余子模块进行充电；并且不断重复以上过程直至充电到稳定状态。

该方法存有以下缺陷：

第一，上述充电方法为一种可控充电方法，仅对固定个数(理论切除数)的子模块进行切除。而实际工程中，充电稳态时，由于线路及子模块损耗、杂散参数等因素的影响会使按照理论切除数控制得到的子模块电压偏离额定值，则由当前子模块电压得到的等效阀侧交流电压不同于实际交流电压，线路中因为缺少足够大的阻尼元件，将引起较大的冲击电流。

第二，预充电前期，子模块电压较低，采用自取电方式的子模块控制电源无法工作，因此子模块只能闭锁，进行不控充电。根据换流器交、直流侧电源的不同，换流器具有不同的充电回路，各回路下对桥臂或相单元进行充电的电源电压不同，导致子模块稳态电压不同，也决定了充电门槛电压不同，若充电门槛电压设置随意，则会导致个别站过早、过慢甚至无法进入可控充电阶段，对应引起较大的电气冲击、增大了启动时间甚至造成启动失败。同时，若在可控阶段不区分充电模式，切除数设置随意，则会造成子模块充电各异，不能达到充电要求，甚至造成子模块过压损坏。

第三，多端系统中，有且仅有一个站为定直流电压控制。多端系统运行需要一个稳定的直流电压，若有换流站站先于定直流电压控制站解锁运行，则其向直流线路注入或抽取有功会导致直流电压抬高或降低，不利于运行控制，甚至造成系统故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种MMC-MTDC系统协调启动控制方法，用以解决上述问题二，在不控充电阶段不区分充电模式容易引起较大的电气冲击、增大了启动时间甚至造成启动失败的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种MMC-MTDC系统协调启动控制方法，包括步骤如下：

A、各换流站直流侧极连接，各站子模块闭锁，同时有源站闭合交流开关，进入不控充电阶段；

B、各换流站在其子模块电压高于各自对应的充电门槛电压后分别投入可控均压充电方法，进入可控充电阶段，同时有源站切除交流侧软启电阻；

C、各换流站子模块充电直至解锁运行。