[发明专利]MMC‑HVDC交流侧故障的过电流检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种MMC-HVDC交流侧故障的过电流计算方法和系统。

背景技术

柔性直流输电，是一种基于全控器件的VSC-HVDC(voltage source converter based high voltage direct current equipment，电压源换流器高压直流输电)。它具有无换相失败危险、有功和无功功率可独立控制、可在电网故障下提供支撑等优点，在可再生能源发电并网、异步联网和大城市中心负荷供电等场合具有广阔的应用前景。MMC(modular multilevel converter，模块化多电平换流器)作为一种新型的多电平换流器，极大地推动了柔性直流输电技术的发展。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)的桥臂采用了子模块级联的方式，在具有VSC-HVDC优点的同时，还兼具模块化程度高、谐波含量小、阶跃电压低、可以与高压电网直接相连等优点。

由于MMC-HVDC采用全控电力电子器件作为实现功率变换的核心部件，限于当前全控器件的工艺水平，桥臂的过流能力有限。特别是在交流侧发生故障时，如果全控器件的电流裕度不够，容易引起桥臂过流而闭锁换流器，难以发挥柔性直流输电在电网故障下的支撑作用。为了能够合理地选取全控器件，通常需要根据工程的实际特性检测交流故障下的过电流水平。而三相接地故障作为最严重的一类交流故障，其最大故障电流即决定了过电流的峰值。因此，交流侧三相接地故障的过电流检测，直接关系到换流器设计的可靠性，成为了校验全控器件选型的基础。鉴于MMC-HVDC存在多种运行工况，且故障可能发生在任何时刻，因此必须找到一种既精确又高效的过电流检测方法。

目前可以通过在电磁暂态仿真软件中搭建详细的MMC-HVDC模型来确定交流侧三相接地故障的过电流。与两电平、三电平VSC-HVDC在电磁暂态仿真中采用单个器件代表整个换流阀不同，MMC-HVDC在电磁暂态仿真中必须单 独仿真超大数量的开关器件，效率低，耗费硬件资源多。并且，在实际工程设计中往往要求对全运行工况范围内的工作点进行全扫描计算，检测效率低。

发明内容

基于此，有必要针对MMC-HVDC交流侧三相接地故障的过电流检测效率低、占用硬件资源多的问题，提供一种MMC-HVDC交流侧三相接地故障的过电流检测方法和系统。

一种MMC-HVDC交流侧故障的过电流检测方法，包括以下步骤：

根据MMC的电路结构和运行参数，建立与MMC-HVDC交流侧故障发生瞬间MMC-HVDC换流站等效的物理模型；

根据所述物理模型建立MMC-HVDC交流侧故障下上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流的数学模型；

根据所述物理模型和数学模型计算上桥臂电流上升速率和下桥臂电流上升速率；

根据桥臂电流上升速率、下桥臂电流上升速率确定MMC-HVDC交流侧故障的过电流。

一种MMC-HVDC交流侧故障的过电流检测系统，包括：

第一获取模块，用于根据MMC的电路结构和运行参数，建立与MMC-HVDC交流侧故障发生瞬间MMC-HVDC换流站等效的物理模型；

第二获取模块，用于根据所述物理模型建立MMC-HVDC交流侧故障下上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流的数学模型；

第一计算模块，用于根据所述物理模型和数学模型计算上桥臂电流上升速率和下桥臂电流上升速率；

第一确定模块，用于根据桥臂电流上升速率、下桥臂电流上升速率确定MMC-HVDC交流侧故障的过电流。

上述MMC-HVDC交流侧故障的过电流检测方法和系统，通过建立与故障发生瞬间MMC-HVDC换流站等效的物理模型，建立故障下上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流的数学模型，确定最大过电流，无需在 PSCAD/EMTDC等专业电磁暂态仿真软件中进行大量的扫描仿真，能够显著提高计算效率，显著减少校核换流器中全控器件电流裕度所花费的时间，进而缩短整个MMC-HVDC规划设计的周期，具有重要的工程实用价值。

附图说明

图1是一个实施例的MMC-HVDC交流侧故障的过电流检测方法的流程图。

图2是一个实施例的MMC-HVDC中换流站的结构示意图。

图3是一个实施例的换流站中桥臂子模块的结构示意图。

图4是一个实施例的建立与MMC-HVDC交流侧故障发生瞬间MMC-HVDC换流站等效的物理模型的方法流程图。