[发明专利]一种用于电磁环网解环运行的柔性环网控制器及控制方法

说明书

本发明涉及一种用于电磁环网解环运行的柔性环网控制器及控制方法，柔性环网控制器由两个对称单极模块化多电平换流器背靠背连接，其中一侧模块化多电平换流器经过联接变压器接入交流系统，另一侧换流器直接接入交流系统。控制方法包括：无变压器侧交流系统单相接地故障时的控制方式和有变压器侧交流系统单相接地故障时的控制方式。本发明提供的技术方案采用背靠背柔性直流输电技术即柔性环网控制器，实现城市电磁环网解列、潮流控制、无功功率调节、短路电流抑制等功能，在不增加电网短路电流水平、不降低电网稳定性的同时，增加电网运行的灵活性、可靠性，实现交流电网软分区运行。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电(VSC-HVDC)技术领域的控制器及控制方法，具体涉及一种用于电磁环网解环运行的柔性环网控制器及控制方法。

背景技术

随着电力系统的发展，城市电网传输的功率迅速增长，城市电网必须增建更高电压等级的送电线路。在此过程中，我国电网有两个典型特点：一是电网发展速度较快，短路电流超标问题突出；二是存在大量电磁环网，送电能力受限。

电磁环网是指不同电压等级的线路通过线路两端变压器的电磁回路连接而成的并联环路。其示意图如图1所示。线路L1运行电压U1大于线路L2运行电压U2，T1、T2是线路两端的变压器，线路L1、L2经过变压器T1、T2的磁回路联系形成电磁环网。

在高一级电压电网发展的初期，高低压电磁环网所通过的潮流不大，它的存在可提高电网供电可靠性、灵活性。一般而言，只要不影响电网安全稳定运行和不受短路容量限制，可以维持电磁环网运行。但随着高一级电压电网的发展，传输负荷不断增大，电磁环网成为电力系统严重的事故隐患，给电网运行带来很多问题。

为了消除环网运行的常规办法是将其解环，实现电网分区运行。由于电网发展的复杂性和多样性，已有电磁环网解环后电网运行方式将发生较大改变，电网运行出现新的特点，解环前需要综合考虑多种因素，比如：何时解环、在何处解环、如何分区等问题。针对以上问题必须进行潮流、稳定、短路等多方面的计算分析，同时还要考虑对运行产生的影响等问题，综合利弊作出决策。常规的解环方法虽然可解决环网运行带来的短路电流超标、稳定性降低等问题，但是也会降低电网运行的可靠性和灵活性。

柔性直流输电技术主要应用于风电并网、城市供电、电网互联、海上平台供电等领域，在交流电网解环方面尚无应用。而柔性直流输电技术能够灵活地控制有功无功传输，具有不会对交流系统的短路电流水平产生影响、隔绝交流系统故障等优点。当系统发生故障时，柔性直流可以迅速隔离电网，避免事故影响扩大，而且可以提高系统阻尼，抑制弱交流互联可能带来的低频振荡。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种用于电磁环网解环运行的柔性环网控制器及控制方法，本发明在交直流故障下具有很好的响应特性，同时结构紧凑，占地和设备投资较小，兼顾了技术要求和经济性要求。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种用于电磁环网解环运行的柔性环网控制器，其改进之处在于，所述柔性环网控制器由两个对称单极模块化多电平换流器背靠背连接，其中一侧模块化多电平换流器经过联接变压器接入交流系统，另一侧换流器直接接入交流系统。

进一步地，对于无变压器侧换流器，由三相六桥臂构成，每个桥臂由子模块串联构成，设换流器桥臂子模块数量为N，则其中有N/2个子模块为全桥结构，构成全桥子模块阀段；另外N/2个子模块为半桥结构，构成半桥子模块阀段；所述半桥子模块阀段和全桥子模块阀段构成混合子模块桥臂。

进一步地，对于有变压器侧换流器，由三相六桥臂构成，每个桥臂均由半桥子模块串联构成，每个桥臂半桥子模块数量为N。

进一步地，所述柔性环网控制器利用性环网控制器所连接的交流电力系统接地作为换流器运行的参考地电位。