[发明专利]一种柔性直流输电电压源换流器阀运行试验方法

说明书

技术领域：

本发明属于柔性高压直流输电、电力电子技术和用户电力技术领域，具体涉及一种柔性直流输电电压源换流器阀运行试验方法。

背景技术：

目前，我国正广泛开展基于MMC型电压源换流器(VSC)阀的柔性直流输电(Flexible-HVDC)技术研究，已有±160kV/200MW南澳三端柔性直流输电工程和±200kV/400MW舟山五端柔性直流工程投入运行，±350kV/1000MW鲁西异步联网柔性直流输电工程也进入工程实施阶段。作为柔性直流输电(Flexible-HVDC)核心设备，电压源换流器阀电气性能将直接影响系统安全可靠运行，需要通过等效的试验方法对其性能进行考核。由于VSC阀基本工作原理、暂态/稳态运行工况均与常规高压直流输电工程用换流器(LCC)存在较大区别，LCC阀的试验方法已不能满足对VSC阀性能考核的要求。因此，应深入研究VSC阀的工作原理、阀中电力电子器件及其组合体上的电气应力、机械应力和热应力等，提出相应的等效试验方法。同时，柔性直流输电电压源换流器阀普遍具有电压高、电流大的特定，无法采用直接试验方法构建与实际运行工况完全一致的试验回路进行试验，因此，如何采用等效试验方法对其性能进行验证是需要解决的关键问题。

针对VSC阀试验技术，国外已经开展了很多前期工作。CIGREB448工作组针对阀在各种工况下耐受的应力进行了详细的阐述和分析，并提出了相关的试验建议；IEC62501制定了相关的阀试验标准，但并没有给出具体的试验方法国际上许多公司都在开展VSC阀试验方法研究。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种柔性直流输电电压源换流器阀运行试验方法，用以完成电压源换流器阀运行试验。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种柔性直流输电电压源换流器阀运行试验方法，该试验方法所用试验回路包括1^#试品阀V1、2^#试品阀V2、辅助阀V3、试验电源S、试验电容器C、试验电抗器L1、限流电抗器L2/L3；其中，试验电源S、限流电抗器L2串流后与试验电容器C高压端相连，且试验电容器C高压端与辅助阀V3高压端相连，辅助阀V3低压端串联限流电抗器L3后与1^#试品阀V1高压端相连，辅助阀V3低压端串联限流电抗器L3、试验电抗器L1后与2^#试品阀V2高压端相连；试验电源S低压端、试验电容器C低压端、1^#试品阀V1低压端和2^#试品阀V2低压端连接后与试验回路一次接地端子相连；

所述1^#试品阀V1和2^#试品阀V2具有完全相同的结构，均包含n个子模块SM，辅助阀V3为电压源换流器阀，包含m个子模块SM，其中，n、m均为正整数；

该试验方法包括以下步骤：

1)利用试验电源S、限流电抗器L2/L3串流组成充电支路，对试验电容器C、辅助阀V3、1^#试品阀V1和2^#试品阀V2充电；

2)按照恒定直流电压控制策略解锁辅助阀V3、1^#试品阀V1和2^#试品阀V2，使直流电压均匀分布，各阀功率子模块SM直流电容器电压最终均达到试验要求的电压值；

3)当各子模块SM电容电压达到要求值后，设定1^#试品阀V1和2^#试品阀V2输出电压标准参考波形，两输出电压等幅值不同相角；

4)按照试验控制策略解锁1^#试品阀V1和2^#试品阀V2，进入稳态连续运行，按照恒定直流电压控制策略控制辅助阀V3，对1^#试品阀V1和2^#试品阀V2进行补能；

5)1^#试品阀V1和2^#试品阀V2连续运行要求的时间后，闭锁辅助阀V3、1^#试品阀V1和2^#试品阀V2触发脉冲，将试验电源S与所接电网断开，将所有功率子模块直流电容器上的能量释放完毕后，试验完成。

本发明进一步的改进在于：所述1^#试品阀V1、2^#试品阀V2和辅助阀V3各子模块SM均包含：并联的半桥结构与子模块电容器或并联的H桥结构与子模块电容器、反并联二极管或反并联晶闸管、旁路开关和电容放电电阻。