[发明专利]低成本的柔直组网系统受端交流故障穿越方法

说明书

一种低成本的柔直组网系统受端交流故障穿越方法，属于柔性直流输电技术领域。本发明的目的是充分利用换流站自身的储能潜力以及新能源机组的自身响应，在不依赖通信系统，不增设额外设备的情况下实现柔直组网系统受端交流故障穿越，降低故障穿越所需成本的低成本的柔直组网系统受端交流故障穿越方法。本发明的步骤是：充分利用换流站储能潜力的过电压抑制方法，风电场功率速降控制方法，换流站与风电场协同配合的受端交流故障穿越方法。本发明所提出的方法能够满足大多数工况下受端交流故障穿越的要求，同时该方法不依赖于远距离通信，其可靠性取决于原柔直组网统的控保系统，充分利用换流站的储能潜力和新能源机组的自身响应，能够减少故障穿越的成本。

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

近年来，大规模新能源经柔直组网外送方案因其供电可靠性高，单位输电成本低，受到了广泛的关注，但由于其网架互联特性，局部故障反而更加容易通过线路扩散到整个系统。

一旦系统发生受端交流故障，柔直电网的能量输入和能量输出不再平衡，导致直流电压在数十毫秒内越过安全界限，触发过电压保护，进而导致换流站闭锁，对整个系统造成较大冲击。对于柔直电网输入输出能量暂时性不平衡导致的系统直流电压暂时性跳变或者失稳，现有的解决方法就是在故障期间投入耗能装置将不平衡能量以热能的形式耗散掉。工程中采用的耗能装置包括交流耗能装置与直流耗能装置2种类型。交流耗能装置一般采用反并联晶闸管与耗能电阻串联组成，经降压变分组安装在送端换流站的交流侧，其单组容量越小，功率控制精度越高，电阻投切对直流电压的冲击越小，但工程成本也会相应提高。直流耗能装置一般采用多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与耗能电阻串联组成，装设在直流线路上，通过设定直流电压上下阈值的方式来控制其投切以耗散故障导致的不平衡能量，但随着直流电网电压等级的提高，对IGBT串联阀提出更高的技术要求。无论是交流耗能装置还是直流耗能装置，都需要足够的空间，同时都需要配备成套的冷却装置，而且还需要定期对冷却装置进行维护。综合上述分析，现有的受端交流故障穿越方法(配备耗能装置)面临着工程造价高、占地面积大、有附加散热成本等问题。因此，现有技术中需要一种低成本的柔直系统受端故障穿越技术。

发明内容

本发明的目的是充分利用换流站自身的储能潜力以及新能源机组的自身响应，在不依赖通信系统，不增设额外设备的情况下实现柔直组网系统受端交流故障穿越，降低故障穿越所需成本的低成本的柔直组网系统受端交流故障穿越方法。

本发明的步骤是：

S1、充分利用换流站储能潜力的过电压抑制方法

引入了一个自适应限压系数α，将换流站的阀级控制器输出的桥臂单元投入子模块数目乘以系数α，α由限压控制器给出，其取值范围为[0,1]；

a、限压控制器设计

设m端柔直电网中有n端换流站采用ANLM策略，此时，柔直电网的等效电容值计算如下：

设t＝0时刻故障发生，t＝t_A时刻，子模块数目开始自适应减少以限制柔直电网的直流电压，t＝t_B时刻故障恢复或不平衡功率被切除，子模块数目开始逐渐恢复，t＝t_C时刻子模块数目恢复至额定值，0-t_C时段内柔直电网的不平衡功率是ΔP；

在0-t_C内，直流电压均满足如下表达式：

在0-t_C内，子模块电容电压满足如下表达式:

为使直流电压在t_A-t_C期间被限制在AU_d(0)附近，C_eq(t)需要满足如下表达式：

式中：A为直流电压目标值与稳态值的比值；

联立式(9)和式(10)，将式(11)化为：