[发明专利]基于分散接入式LCC-MMC混合直流系统的电流分配优化方法

说明书

本发明公开了一种基于分散接入式LCC‑MMC混合直流系统的电流分配优化方法，可以有效提高受端电网对直流功率的消纳能力。本发明电流分配优化方法根据分散接入式LCC‑MMC混合直流系统的特点，建立了MMC电流分配系数的优化模型，通过优化电流分配系数，避免因受端电网元件过载造成的直流功率消纳受阻问题；此外，本发明方法填补了分散接入式LCC‑MMC混合直流系统控制策略的空白，避免了因元件过载造成的直流功率不能完全被消纳的问题，从而提高了受端电网的安全稳定运行特性，可以有效解决分散接入式LCC‑MMC混合直流功率耗散受阻问题。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于分散接入式LCC-MMC混合直流系统的电流分配优化方法。

背景技术

在我国，特高压直流输电技术在西电东输工程中发挥着重要作用。通常，换流站采用集中接入方式，即换流站内所有换流器的落点在同一交流母线，但是随着直流输电系统传输功率的提高，集中接入方式对交流网架强度的要求也越来越高；另外，当严重的交流短路故障发生时，采用集中接入方式的直流输电系统可能会丢失全部功率，从而威胁交流系统的安全稳定运行。因此，为同一换流站中不同换流器选择不同的交流落点可以有效缓解上述问题，这种方式被称为分散接入。近年来，随着受端电网中馈入直流数量的增多，LCC逆变器的换相失败问题也愈加突出，为应对多回直流的同时换相失败，LCC-MMC混合直流输电系统近年来受到广泛关注。如图1所示，分散接入式LCC-MMC混合直流系统由LCC整流站、直流线路和LCC-MMC混合级联逆变站组成；其中，LCC整流站由两个大容量的LCC换流器串联组成，每个LCC换流器通常采用由两个六脉动桥组成的十二脉动换流器，两个LCC换流器集中接入交流系统的同一母线，LCC-MMC混合级联逆变站则由一个LCC和一个MMC组串联组成，MMC组又由若干个MMC并联组成，LCC和每个MMC都可以接入不同的交流母线当中，从而具备分散接入的可能性。

相较于LCC，MMC的控制方法更为灵活，这也使得混合直流系统的控制方式更加复杂。针对LCC和MMC，前人已经提出了很多控制策略，但是LCC-MMC混合级联逆变站是近年来新提出的一种拓扑结构，相关的控制策略研究还较为欠缺。Z.Xu等人在标题为Hybridhigh-voltage direct current topology with line commutated converter andmodular multilevel converter in series connection suitable for bulk poweroverhead line transmission(IET Power Electronics,vol.9,no.12,pp.2307-2317,Oct.2016)的文献中提出了LCC-MMC混合级联拓扑结构，并介绍了该拓扑结构的经济性和运行特性；徐政等人在标题为LCC-MMC混合级联型直流输电系统受端接线和控制方式(电力建设,2018,39(07):115-122)的文献中指出LCC-MMC组混合级联拓扑结构的MMC均应采用定直流电压控制，一个MMC定直流电压其他MMC定有功功率的控制方式不利于直流系统的稳定运行；郭春义等人在标题为一种具有直流故障穿越能力的混合直流输电系统(中国电机工程学报,2015,35(17):4345-4352)中讨论了混合直流输电系统的故障穿越控制问题。作为一种新型拓扑结构，分散接入式LCC-MMC混合直流系统的控制策略还需进一步研究。

直流输电容量的逐渐增大给受端电网的消纳能力带来了挑战，直流系统分散接入受端电网是保证直流功率完全消纳的有效方式。混合直流系统结合了LCC经济性好和MMC控制灵活的优点，近年来受到广泛关注；但是，有关于分散接入式LCC-MMC混合直流系统的控制策略还尚未完善。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于分散接入式LCC-MMC混合直流系统的电流分配优化方法，可以有效提高受端电网对直流功率的消纳能力。

一种基于分散接入式LCC-MMC混合直流系统的电流分配优化方法，包括如下步骤：