[发明专利]一种混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法

说明书

一种混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法，LCC整流站采用定直流电流控制、最小触发角控制与低压限流控制；MMC逆变站选用定直流电压控制并配置后备最大调制比控制及定电流控制。正常运行时，整流站运行在定电流控制模式、逆变站运行在定直流电压控制模式。当整流站交流侧发生故障时，整流站运行方式切换至最小触发角控制模式以补偿整流站直流电压的降落，逆变站运行方式切换至最大调制比控制方式以降低逆变站的直流电压参考值。而且，整流站和逆变站控制模式的使能信号均采自取各站的电气量无需依靠换流站间的通信。本发明能够充分发挥LCC造价低MMC控制灵活等优点，可较大限度提高直流系统的输送功率，降低功率输送中断发生的概率。

技术领域

本发明涉及一种LCC和MMC的混合直流输电系统，属于高压输电技术领域。

背景技术

基于电网换相换流器(LCC：Line Commutated Converter)的传统直流输电技术具有技术成熟、成本低、过负荷能量强等优点，但也存在换相失败、谐波含量大、需无功补偿等问题；基于模块化多电平电压源换流器(MMC：Modular Multi-level Converter)的柔性直流输电技术，能够独立调节有功无功功率，具有优越的可控性和灵活性，是解决受端电网薄弱、无源电网受电的有效途径，然而柔性直流技术成本高、损耗大、控制复杂。基于LCC-MMC的混合直流输电系统整流站延用电网换相换流站(LCC)，逆变站新建模块化多电平换流站(MMC)。该方案有望充分发挥两种输电技术的优势，弥补各自的缺陷，扩大直流电网的应用范围，为大区电网提供更多的新型互联模式，为大城市直流供电、负荷中心的多落点受电提供新思路，为大规模新能源接入电网与送出消纳提供新方法。

但当该拓扑结构的混合直流输电系统发生整流站交流故障时，交流电压跌落会导致整流站直流电压的下降，而逆变站MMC换流站直流电压却不受影响。由于两站间电压差减小，会造成功率输送减小甚至中断。因此，有必要研究该拓扑结构下的整流站交流故障穿越问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种LCC-MMC拓扑结构下的混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法，在不增加硬件投入的情况下，使混合直流系统较大限度的传输有功功率，从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。

本发明具体采用以下技术方案：

一种混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法，所述交流故障穿越方法包括以下步骤：

1)所述混合直流输电系统整流站采用电网换相换流器(LCC)，正常运行时工作在定直流电流控制模式；逆变站采用电压源型换流器(MMC)，正常运行时工作在定直流电压控制模式；

2)检测整流站交流母线的各相电压值，若有任一相电压值低于预设的电压整定值，即认为整流站交流侧发生故障，则整流站控制模式切换至最小触发角控制模式，若该控制模式能维持整流站直流电压稳定，即直流电压保持在直流电压阈值以上，则待故障消除后，返回步骤1)，否则进入步骤3)；

3)若最小触发角控制模式下不能维持整流站直流电压稳定，即直流电压降低并低于直流电压阈值时，则整流站进入低压限流控制模式(VDCOL)，自动降低低压限流控制模式下的直流电流设定值，待直流电压恢复，即大于或等于直流电压阈值后，返回步骤1)；

4)检测逆变站正负极直流电流的100Hz分量，当100Hz分量幅值超过设定的直流电流100Hz保护阈值时，即认为整流站交流侧发生交流故障，则直流电流100Hz保护启动，逆变站控制模式切换至最大调制比控制模式，否则返回步骤1)。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述步骤1)中，LCC整流站预存的控制模式包括定直流电流控制、最小触发角控制及低压限流控制模式；MMC逆变站预存的控制模式包括定直流电压控制、最大调制比控制模式。