本發(fā)明涉及一種基于電網(wǎng)換相換流器LCC和模塊化多電平電壓源換流器MMC的混合直流輸電系統(tǒng)，屬于高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)因區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、能源逆向分布等特點(diǎn)，需要長(zhǎng)期采用西電東送的輸電方案。LCC-HVDC在遠(yuǎn)距離大容量輸電及電網(wǎng)互聯(lián)上具有顯著優(yōu)勢(shì)，但多條LCC-HVDC落點(diǎn)于同一交流系統(tǒng)所形成的多饋入直流輸電系統(tǒng)也帶來了一系列問題。其中最嚴(yán)重的則是由于逆變站交流系統(tǒng)電壓跌落導(dǎo)致多個(gè)換流器級(jí)聯(lián)換相失敗。在逆變側(cè)引入柔性直流可以改善系統(tǒng)的性能，降低換相失敗的概率。因此，對(duì)現(xiàn)有常規(guī)直流工程進(jìn)行逆變站柔性化改造，是解決多饋入直流輸電系統(tǒng)潛在級(jí)聯(lián)換相失敗問題的一個(gè)有效方案，改造后的混合直流系統(tǒng)整流站延用電網(wǎng)換相換流站(LCC)，逆變站新建模塊化多電平換流站(MMC)。

這種混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因柔性直流具有響應(yīng)速度快，控制精度高等優(yōu)勢(shì)，通常選用逆變站MMC定直流電壓控制，整流站LCC選用定直流電流控制。但其控制系統(tǒng)存在如下技術(shù)問題：當(dāng)整流站LCC的交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，整流站LCC的直流電壓將會(huì)隨交流系統(tǒng)電壓下降，而逆變站MMC采用定直流電壓控制且直流電壓參考值不變，因此混合直流的輸送功率將會(huì)顯著下降。

因此本發(fā)明提出了一種混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法，在整流站LCC發(fā)生交流故障時(shí)，本站的交流電壓檢測(cè)模塊將會(huì)判斷交流電壓是否低于預(yù)設(shè)值，若低于預(yù)設(shè)值，將告知逆變站MMC使其使能最大調(diào)制比控制模塊，逆變站由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制模式，從而增大調(diào)制比、降低逆變站的直流電壓，進(jìn)而使得混合直流傳輸功率得到提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的是提供一種混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法，在整流站LCC發(fā)生交流故障時(shí)，本站的交流電壓檢測(cè)模塊將會(huì)判斷交流電壓是否低于預(yù)設(shè)值，若低于預(yù)設(shè)值，將告知逆變站MMC使其使能最大調(diào)制比控制模塊，逆變站由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制模式。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法，混合多端直流輸電系統(tǒng)包括兩端換流站，即一個(gè)整流站LCC和一個(gè)逆變站MMC，所述整流站LCC用于將交流側(cè)電能整流為直流電能并將其傳送到直流傳輸線，所述逆變站MMC用于將所述的直流線路的電能逆變?yōu)榻涣麟娔懿⒆⑷敫髯詫?duì)應(yīng)的交流電網(wǎng)，其特征在于：

在整流站LCC采用定直流電流控制，逆變站MMC選用定直流電壓控制的基礎(chǔ)上，在整流站LCC配置交流電壓檢測(cè)模塊，為逆變站MMC配置最大調(diào)制比模塊，在整流站LCC的交流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到交流電壓低于設(shè)定值時(shí)，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊使能，逆變站MMC的控制模式由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制。

進(jìn)一步優(yōu)選：

設(shè)置交流電壓預(yù)設(shè)值A(chǔ)值，整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊采集整流站LCC的網(wǎng)側(cè)三相電壓，并計(jì)算三個(gè)相電壓有效值的平均值U_abc，當(dāng)U_abc小于預(yù)設(shè)值A(chǔ)值時(shí)，交流電壓檢測(cè)模塊輸出交流低電壓信號(hào)至逆變站MMC。

所述交流電壓預(yù)設(shè)值A(chǔ)值取值范圍為0到U_acnor，優(yōu)選取值為其中U_acnor為交流側(cè)額定相電壓，U_d2ref為逆變站MMC的直流電壓參考值。設(shè)置最大調(diào)制比目標(biāo)值B值，在逆變站MMC配置最大調(diào)制比模塊收到整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)后，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊將使能，逆變站MMC由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制；在整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)消失后，最大調(diào)制比模塊將退出，逆變站MMC由最大調(diào)制比控制切換回定直流電壓控制。

所述最大調(diào)制比目標(biāo)值B值取值范圍為m_nor到1，優(yōu)選取值為1，其中m_nor為額定調(diào)制比。

本發(fā)明的混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法包括以下步驟：

步驟1：為整流站LCC配置交流電壓檢測(cè)模塊，并設(shè)置交流電壓預(yù)設(shè)值A(chǔ)值，該模塊采集整流站LCC的網(wǎng)側(cè)三相電壓，并計(jì)算三個(gè)相電壓有效值的平均值U_abc，當(dāng)U_abc小于預(yù)設(shè)值A(chǔ)值時(shí)，交流電壓檢測(cè)模塊輸出交流低電壓信號(hào)至逆變站MMC；

步驟2：為逆變站MMC配置最大調(diào)制比模塊，并設(shè)置最大調(diào)制比目標(biāo)值B值，在收到整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)后，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊將使能，最大調(diào)制比模塊首先計(jì)算當(dāng)前逆變站MMC的實(shí)際調(diào)制比，然后將當(dāng)前實(shí)際調(diào)制比與最大調(diào)制比目標(biāo)值做差，并經(jīng)過PI控制器得到直流電壓參考修正量，該直流電壓修正量將疊加至直流電壓控制器，修正直流電壓參考值，使得逆變站MMC由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制；

步驟3：在整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)消失后，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊將退出，逆變站MMC由最大調(diào)制比控制切換回定直流電壓控制。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

在整流站LCC發(fā)生交流故障時(shí)，本發(fā)明會(huì)使逆變站MMC由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制模式，從而增大逆變站MMC調(diào)制比、降低逆變站MMC的直流電壓，進(jìn)而使得交流故障期間混合直流傳輸功率得到提升。

附圖說明

圖1是基于LCC和MMC的混合直流系統(tǒng)拓?fù)鋱D；

圖2是本發(fā)明公開的混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法流程圖；圖3是整流站LCC的交流電壓檢測(cè)模塊控制框圖；

圖4是逆變站MMC最大調(diào)制比模塊控制框圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。

本發(fā)明公開了一種混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方法，所述混合直流輸電系統(tǒng)如附圖1所示，包括兩端換流站，即一個(gè)整流站LCC和一個(gè)逆變站MMC，所述整流站LCC用于將交流側(cè)電能整流為直流電能并將其傳送到直流傳輸線，所述逆變站MMC用于將所述的直流線路的電能逆變?yōu)榻涣麟娔懿⒆⑷敫髯詫?duì)應(yīng)的交流電網(wǎng)。

在整流站LCC采用定直流電流控制，逆變站MMC選用定直流電壓控制的基礎(chǔ)上，為整流站LCC配置交流電壓檢測(cè)模塊，為逆變站MMC配置最大調(diào)制比模塊，在整流站LCC的交流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到交流電壓低于設(shè)定值時(shí)，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊使能，逆變站MMC的控制模式由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制。

為詳細(xì)介紹本申請(qǐng)混合直流整流側(cè)交流故障期間功率提升方案，本申請(qǐng)以圖1所示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為實(shí)施例，其中，換流站LCC是整流站，L1、L12是直流線路平波電抗器，T1、T12是其換流變壓器，UF是交流側(cè)濾波器，AC1是整流站所接入的交流系統(tǒng)；MMC1是逆變站，L2是橋臂電抗器，T2是連接變壓器，AC2逆變站接入的交流系統(tǒng)。

本申請(qǐng)的技術(shù)方案控制流程如附圖2所示，包括以下步驟：

步驟1：為整流站LCC配置交流電壓檢測(cè)模塊，并設(shè)置交流電壓預(yù)設(shè)值A(chǔ)值。A值取值范圍為0到U_acnor，優(yōu)選取值為其中U_acnor為交流側(cè)額定相電壓，U_d2ref為逆變站MMC的直流電壓參考值。交流電壓檢測(cè)模塊采集整流站LCC的網(wǎng)側(cè)三相電壓，并計(jì)算三個(gè)相電壓有效值的平均值U_abc，交流電壓檢測(cè)模塊輸出交流低電壓信號(hào)至逆變站MMC，信號(hào)為RST，控制框圖如圖3所示。正常運(yùn)行時(shí)，U_abc大于預(yù)設(shè)值A(chǔ)值，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊被清零，不使能；當(dāng)整流站交流側(cè)發(fā)生交流故障時(shí)，U_abc小于預(yù)設(shè)值A(chǔ)值時(shí)，逆變站MMC最大調(diào)制比模塊使能。

步驟2：為逆變站MMC配置最大調(diào)制比模塊，并設(shè)置最大調(diào)制比目標(biāo)值B值，B值取值范圍為m_nor到1，優(yōu)選取值為1，其中m_nor為額定調(diào)制比。在收到整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)后，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊將使能，最大調(diào)制比模塊首先計(jì)算當(dāng)前逆變站MMC的實(shí)際調(diào)制比，然后將當(dāng)前實(shí)際調(diào)制比與最大調(diào)制比目標(biāo)值做差，并經(jīng)過PI控制器得到直流電壓參考修正量，該直流電壓修正量將疊加至直流電壓控制器，修正直流電壓參考值，使得逆變站MMC由定直流電壓控制轉(zhuǎn)換成最大調(diào)制比控制。控制框圖如圖4所示，首先由調(diào)制電壓v_d、v_q反變換得到三相調(diào)制電壓v_a、v_b、v_c，其中v_d、v_q為逆變站MMC的d軸及q軸調(diào)制電壓，v_a、v_b、v_c為逆變站MMC的a、b、c三相調(diào)制電壓。再計(jì)算三相調(diào)制電壓的峰值平均值v_m，然后v_m與2/U_d2相乘即可得到當(dāng)前實(shí)際調(diào)制比m，U_d2為逆變站MMC的直流電壓。當(dāng)前實(shí)際調(diào)制比m與最大調(diào)制比目標(biāo)值B做差得到偏差值△m，最后經(jīng)過PI控制器得到直流電壓參考修正量△U_{d2_ref}。最大調(diào)制比模塊的輸出△U_{d2_ref}將被疊加到逆變站MMC的直流電壓參考U_{d2_ref}上，修正直流電壓參考值，從而起到降低直流電壓的目的，逆變站直流電壓降低有助于提升混合直流在整流側(cè)交流故障期間的傳輸功率。

步驟3：在整流站LCC交流電壓檢測(cè)模塊輸出的交流低電壓信號(hào)消失后，即整流站交流故障被清除后，逆變站MMC的最大調(diào)制比模塊將被清零從而退出運(yùn)行，逆變站MMC由最大調(diào)制比控制切換回定直流電壓控制，混合直流系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

以上是本發(fā)明對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明，盡管是針對(duì)上述特定的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)明白在不脫離上述權(quán)利要求限定的本公開范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改變和修改。