[发明专利]混合级联直流系统的直流过压控制方法及控制系统

说明书

本申请提供混合级联直流系统的直流过压控制方法及控制系统。所述混合级联直流系统包括整流侧和逆变侧，逆变侧包括串联连接的一组电流源型换流器和一组电压源型换流器，所述控制方法包括：混合级联直流系统过压时，生成电压源型换流器直流过压信号并发送给逆变侧电流源型换流器和整流侧；基于电压源型换流器直流过压信号，将逆变侧电流源型换流器的控制模式临时锁定为定直流电圧控制，避免进入定直流电流控制模式；基于电压源型换流器直流过压信号，计算整流侧功率减小值；将整流侧直流功率参考值降低整流侧功率减小值；当判断直流过压信号消除后，将整流侧直流功率参考值恢复正常值，逆变侧电流源型换流器控制模式解除临时锁定。

技术领域

本申请涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种混合级联直流系统的直流过压控制方法及控制系统。

背景技术

常规基于电网换相换流器(电流源型换流器)的直流输电系统 (LCC-HVDC)具有成本低、损耗小、运行技术成熟等优点，目前，世界上已有的直流输电系统主要为LCC-HVDC系统，但常规直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大等不足。新一代基于电压源型换流器的柔性直流输电系统(VSC-HVDC)具有有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优点，但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。

为此，结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程应用前景。目前混合级联直流系统的拓扑结构主要有如图1所示的电流源换流器和电压换流器非共站建设和图2所示的电流源换流器和电压换流器共站建设两种类型。混合级联直流系统结合了常规直流输电损耗小、运行技术成熟以及柔性直流输电可以向无源网络供电、不会发生换相失败的优点。

但图1和图2中的混合级联直流系统，当逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障或逆变侧部分电压源型换流器发生故障紧急退出时，直流系统的有功功率输出受限，而处于整流状态的电流源型换流器仍然按照既定的功率参考值向直流系统输送功率，此时直流侧电压将会由于能量不断的积累而快速增加，最终将危及直流设备安全。

现有技术中，基于晶闸管技术的常规直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，逆变侧换流器将发生换相失败，此相当于直流侧发生短路故障，因而不会引起大的直流过压。基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障或逆变侧电压源型换流器发生故障紧急退出导致直流侧电压快速升高时，目前常用方法是通过直流耗能回路消耗部分能量来保持电压源型换流器直流侧的电压在可控范围内，抑制过电压。常用的直流耗能回路包括DC chopper、泄流晶闸管、可控避雷器等。采用直流耗能回路能一定程度抑制直流侧过电压，但此种方法也存在设计成本较高的不足。

为抑制逆变侧电压源型换流器直流侧过电压，减小直流耗能回路压力，降低直流耗能装置工程设计成本，在检测到逆变侧电压源型换流器有功功率输出受限时，有必要通过控制方法来降低整流侧输入的直流功率。一种方案是实时检测逆变侧电压源型换流器网侧交流电压，当交流电压出现异常时，根据交流电压的具体幅值，计算出逆变侧电压源型换流器的有功输出能力，最终计算出逆变侧可消纳的功率，然后基于此调整整流侧输入的有功功率。这种方法具有响应速度快的优点，但存在计算较复杂、受交流系统故障发展情况影响大等不足。

发明内容

本申请实施例提供一种混合级联直流系统的直流过压控制方法，所述混合级联直流系统包括整流侧和逆变侧，所述逆变侧包括串联连接的一组电流源型换流器和一组电压源型换流器，所述控制方法包括：所述混合级联直流系统过压时，生成电压源型换流器直流过压信号并发送给逆变侧电流源型换流器和整流侧；基于所述电压源型换流器直流过压信号，将所述逆变侧电流源型换流器的控制模式临时锁定为定直流电圧控制，避免进入定直流电流控制模式；基于所述电压源型换流器直流过压信号，计算所述整流侧功率减小值；将整流侧直流功率参考值降低所述整流侧功率减小值；当判断直流过压信号消除后，将所述整流侧直流功率参考值恢复正常值，逆变侧电流源型换流器控制模式解除临时锁定。