[发明专利]一种交流低电压穿越与并网转离网统一控制方法

说明书

一种交流低电压故障穿越与并网转离网统一控制方法，适用于配电网用模块化多电平换流器。当换流器并网运行时检测到提供给交流负载的交流电压跌落时，确定交流电网发生故障，向交流系统注入换流器额定有功功率，支持交流电网恢复；当检测到交流电压恢复时，换流器切换至交流下垂控制模式，之后若收到继电保护动作指令，换流器保持交流下垂控制模式运行；若未收到继电保护动作指令，换流器切换至正常并网运行模式。本发明兼具低电压穿越与并网转离网功能，能够对交流电网非断路故障与断路故障进行统一处理。变流器对暂时性非断路故障可以进行有效的功率支援，帮助系统快速恢复，对断路故障可以进行快速并网转离网切换，实现负荷的连续供电。

技术领域

本发明涉及中压直流配电领域的可靠性供电方法，特别是一种适用于配电网用模块化多电平换流器的交流低电压故障穿越与并网转离网统一控制方法。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)是构成直流配电网的基础设备，与柔性直流输电中的应用不同，在配电网应用中MMC需要具备并网运行、离网运行等多种功能，同时为应对高可靠性供电、潮流转供等需求，MMC需要具备对交流系统故障的有效应对能力。

并网运行时，MMC换流器的交流侧与直流侧分别与交流电网和直流电网相连，在交流电网与直流电网之间传输功率，交流负载由交流电网和MMC换流器共同供电，能量来源于交流电网和直流电网。离网运行时，MMC换流器的直流侧与直流电网相连，交流侧与交流负载相连，与交流电网之间通过AC断路器切断连接，由MMC换流器将直流母线的电压转换为交流电压向负载供电，能量仅来源于直流电网。

交流系统故障一般可以分为非断路故障和断路故障，非断路故障主要包括电压暂降、跌落，非永久的单相、两相短路故障等。断路故障主要包括交流断线、交流电源失电、永久性的单相、两相短路故障引发的交流跳闸等。

现有的MMC低电压应对方案一般对非断路故障和断路故障进行区别设计，即当低电压发生时，MMC无法进行有效区分，只能进行故障穿越或并网转离网其中一种应对方式，不能适用于多种交流系统故障的情况。

发明内容

本发明针对配网用MMC应对交流故障的响应需求，提出通用于断线故障和非断线故障的统一控制方法，有效提升了MMC在交流电网故障时的支撑能力，提高了交流系统的供电可靠性。

根据本发明的交流低电压穿越与并网转离网统一控制方法，其应用于配电网的换流器中，换流器包括与交流电网并网运行的并网运行状态，以及单独向交流负载供电的离网运行状态。

该控制方法包括：

通过检测交流负载供电端(PCC)的电压瞬时值是否发生跌落从而判断交流电网是否发生故障；

当判断交流电网发生故障时，换流器输出换流器交流额定有功输出值；

检测交流负载供电端(PCC)的电压瞬时值是否恢复至正常值，如果恢复，换流器的控制模式切换至交流下垂控制模式；

维持交流下垂控制模式一延时时间，在该延时时间内如果接收到继电保护动作指令，换流器则继续维持运行在交流下垂控制模式，在该延时时间内如果没有接收到继电保护动作指令，换流器则切换至故障前的并网运行状态。

换流器为模块化多电平换流器，交流电网的三相馈线连接至交流断路器的进线端，交流断路器的出线端在交流负载供电端(PCC)处连接至交流负载，并且交流断路器的出线端还连接到模块化多电平换流器的三相交流输出端，模块化多电平换流器的直流输入端连接至直流电网。

继电保护动作指令反映了交流断路器跳闸信息。

更进一步的，换流器故障前的并网运行状态包括：换流器工作于电流源控制模式，其电流指令为外环控制电流指令，并且在该电流源控制模式下，实时前馈交流负载供电端(PCC)处的交流瞬时电压值以使得换流器能够及时跟踪交流电网电压的瞬时变化。