[发明专利]柔性直流功率模块过压保护方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流功率模块过压保护方法，包括如下步骤：当功PMC板卡检测到柔性直流功率模块电压上升到2180V时，判断模块内部在15ms内持续检测模块电压是否大于2180V，如果是，则在15ms后开始检测是否发生拒动故障；拒动故障的判断方式为：检测到旁路没有闭合的信号并经过3ms滤波，则判为拒动故障；如果没有拒动故障则将1500V的电压值送至阀控；如果PMC板卡在检测到电压低于2180V或在检测大于2180V之后电压值又回到2180V以下，则会将功率模块真实值上送阀控。所述方法能够有效的避免柔性直流功率模块过压误动作，提高电网运行稳定性。

技术领域

本发明涉及过压保护方法技术领域，尤其涉及一种柔性直流功率模块过压保护方法。

背景技术

相对于常规直流输电，柔性直流具有占地面积小、可独立控制有功功率与无功功率等特点，近年来实际工程应用越来越多。云南电网与南网主网异步联网工程-鲁西背靠背工程于2016年8月在云南省罗平县全部投运，额定输送功率为3000MW，由两个常规直流单元和一个柔性直流单元组成，额定容量均为1000MW。柔性直流单元额定直流电压为±350kV，换流阀采用三相桥式全控整流/逆变电路，基于模块化多电平(MMC)拓扑结构，由多个功率模块串联而成，可实现直流功率正向和反向输送、柔直单元STATCOM、黑启动等运行方式。

鲁西柔直云南侧和广西侧换流阀分别由不同厂家供货，采用不同的功率器件类型。云南侧采用压接式IEGT(电子注入增强栅晶体管)，为失效短路型元件，在失效后呈短路状态。广西侧采用封装式IGBT(绝缘栅双极晶体管)，为失效开路型元件，在失效后呈开路状态。根据其不同的失效特性，元件失效保护的功能、配置及动作后果差异较大。IEGT在失效后呈短路状态，其功率模块级保护动作后果不出口闭锁换流器，只是上传功率模块旁路请求，并等待阀控下发旁路命令，执行旁路命令将模块旁路。IGBT在失效后呈开路状态，需要设置旁路机械开关，当一功率模块发生故障时将其旁路，而让其余模块继续工作。当旁路机械开关未有效旁路时，储能电容器将持续储能过压，将造成IGBT 等元件击穿，甚至爆炸。为防范功率模块过压风险，需设置单个功率模块过压保护，检测到电容电压最大值超过定值后，下发闭锁命令，并出口跳闸。

在鲁西柔直运行过程中，功率模块过压保护在2016年8月、2017年2月分别发生误动导致直流闭锁，两起运行过程过压保护误动的现象类似，均为阀控系统判断单个功率模块过压出口跳闸命令。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够有效的避免柔性直流功率模块过压误动作，提高电网运行稳定性的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种柔性直流功率模块过压保护方法，其特征在于包括如下步骤：

当功PMC板卡检测到柔性直流功率模块电压上升到2180V时，判断模块内部在15ms内持续检测模块电压是否大于2180V，如果是，则在15ms后开始检测是否发生拒动故障；

拒动故障的判断方式为：检测到旁路没有闭合的信号并经过3ms滤波，则判为拒动故障；

如果没有拒动故障则将1500V的电压值送至阀控；如果检测到拒动故障则将实际采样得到的电压值送至阀控。

如果PMC板卡在检测到电压低于2180V或在检测大于2180V之后电压值又回到2180V以下，则会将功率模块真实值上送阀控；

如果模块采样电压大于2180V的现象不能维持超过15ms，也将把1500V 的电压值送至阀控，后续如果小于2180V，则向阀控上送功率模块真实电压值。

进一步的技术方案在于：所述柔性直流功率模块内的开关器件使用故障后自然短路的类型。

进一步的技术方案在于：设置柔性直流功率模块内响应测量和保护元件按照三取二的原则设置，用于防止单一元件异常直接闭锁直流。