[发明专利]一种混合级联直流系统的交流故障穿越方法及控制系统

说明书

本发明公开一种混合级联直流系统的交流故障穿越方法，包括：所述混合级联直流系统逆变侧发生交流系统故障时，根据逆变侧交流系统的故障类型、故障严重程度以及混合直流系统的运行工况确定是否生成移相信号；如逆变侧生成移相信号，则将其传送给整流侧；整流侧收到移相信号后，执行相应移相命令。从而临时降低整流侧功率，避免逆变侧电压源型换流器出现直流过压，实现交流系统故障穿越。本发明同时公开了相应的控制系统。本发明能够有效处理混合级联直流系统中，逆变侧电压源型换流器因交流系统故障引起的直流过压问题，避免并联耗能回路承受过大能量，保证直流系统和设备的安全稳定运行。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种混合级联直流系统的交流故障穿越方法及控制系统。

背景技术

混合直流输电系统结合了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)和基于电压源型换流器的柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的特点，不仅具有常规直流的成本低、损耗小等优点，同时还具有柔性直流的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等优点，目前在远距离输电中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。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。

当逆变侧所连接的交流电网发生故障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。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，在检测到逆变侧交流系统故障导致电压源型换流器直流过压时，有必要通过控制方法来降低整流侧输入的直流功率。

发明内容

本发明的目的是：提供一种混合级联直流系统的交流故障穿越方法及控制系统，能够有效处理混合级联直流系统中，逆变侧电压源型换流器因交流系统故障引起的直流过压问题，避免逆变侧电压源型换流器并联耗能回路承受过大的能量，保证设备和直流系统的安全稳定运行。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本申请提供了一种混合级联直流系统的交流故障穿越方法，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逆变侧发生交流系统故障时，根据逆变侧交流系统的故障类型、故障严重程度以及混合直流系统的运行工况确定是否生成移相信号；

如逆变侧生成移相信号，则将其传送给整流侧；

整流侧收到移相信号后，执行相应移相命令。

进一步地，所述逆变侧交流系统的故障类型判断方法为：实时检测电压源型换流器所连交流电网的三相交流电压u_{abc_VSC}和电流源型换流器所连交流电网的三相交流电压u_{abc_LCC}，基于三相电压值确定交流故障类型，故障类型包括交流系统三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路；

所述故障严重程度判断方法为：基于故障相交流电压的幅值、电流源型换流器是否发生换相失败、电压源型换流器直流过压程度来确定故障的严重程度；