[发明专利]抑制交流不平衡电压在电压源型换流站之间传播的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统柔性交直流输电技术领域，具体涉及一种抑制交流不平衡电压在电压源型换流站之间传播的方法。

背景技术

柔性交直流输电技术采用电压源型换流器，可以独立调节有功功率和无功功率，控制灵活方便；受端系统可以为无源网络，不需要外加换相电压；不需要交流侧提供无功功率且能够起到无功补偿的作用，动态补偿交流母线无功功率，稳定交流电压，因此是电力系统传输的发展方向之一。

基于模块化多电平技术(MMC)的电压源型换流器的发展，解决了基于两电平技术的均压问题和损耗大问题，同时降低了交流系统谐波，使电压源型换流器采用无变压器方式接入交流电网成为一种可能，也使换流站的总体投资及占地进一步减少成为可能。

当电压源型换流器采用如图1所示的无变压器方式接入交流电网时，当交流系统发生不对称故障时，换流器无法隔离交流系统产生的不平衡电压，对于如图2所示的半桥、类全桥和全桥MMC型电压源换流器均具有相似的故障响应特性。例如在不接地、高阻接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地故障时，交流电网电压中将出现零序电压，并引起各相电压出现不平衡，非故障相电压从相电压升高为线电压(相电压的倍)，交流侧的不平衡电压经过换流器进入直流侧并引起直流电压出现波动，该电压波动经直流电缆或架空线路传导至其他换流站，最终将导致非故障站的交流电压也出现不平衡，从而影响非故障站交流系统的正常运行。

由于在有变压器接入方式下零序电压可以被变压器隔离在交流侧，不会传导至直流侧，因此目前的控制方法是对不平衡电压中的负序电压进行控制，对不平衡电压中的零序电压是不进行控制的。SongHong-Seok等人的“DualcurrentcontrolschemeforPWMconverterunderunbalanceinputvoltageconditions”(IEEETranscationonIndustialElectronics.1999,46(5):953-959)针对不对称故障，分别进行负序电压前馈和双序电流内环控制，但只能抑制负序电流。陈海荣博士论文“交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略研究”对正负序不对称故障进行了详细的推导，在采用双序电流环的基础上，负序电流的参考值又分为抑制交流侧负序和抑制直流侧二倍频，但这两个目标不能同时实现。以上推导计算均只针对负序进行控制，而对于本站故障时零序电压传导到对站以及抑制非故障站不平衡电压并未进行分析研究。

周京华等人申请的“一种基于零序电压注入的三电平中点电位平衡控制方法”专利(申请号201010100682.5)针对三电平直流电容中性点电压波动，通过采集直流母线侧两电容电压计算中性点电压是否平衡，通过多载波PWM调制策略下的矢量控制时三相电流与中性点电流关系，选择零序电压正负注入到三相调制波，实现控制中性点电位平衡，其方法及策略只针对三电平拓扑及采用PWM调制控制算法引起的直流电容电压中性点不平衡问题，不能解决交流系统发生不对称故障时产生的不平衡电压传导到对站的问题。

对于无变压器接入方式下如何抑制含零序电压的不平衡电压在电压源型换流站之间的传播，目前尚未见到有效的解决方法，影响了采用无变压器接入方式柔性交直流输电系统的应用和推广。因此，有必要寻找一种无变压器方式下抑制交流不平衡电压在电压源型换流站之间传播的方法，通过检测换流站交流侧或者直流侧含零序电压的不平衡电压，产生合适的电压参考波，与交流实际电压相匹配，来抑制不平衡电压引起的直流电压波动及向非故障站交流系统的传播，保证柔性交直流输电系统和非故障站交流系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足,提供一种抑制交流不平衡电压在电压源型换流站之间传播的方法，通过检测换流站交流侧或者直流侧含零序电压的不平衡电压，产生合适的电压参考波，与交流实际电压相匹配，来抑制不平衡电压引起的直流电压波动及向非故障站交流系统的传播，保证柔性交直流输电系统和非故障站交流系统的安全稳定运行。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种抑制交流不平衡电压在电压源型换流站之间传播的方法，通过检测电压源型换流站交流侧或者直流侧含零序电压的不平衡电压，当检测到不平衡电压出现时，使换流器产生合适的电压参考波，与交流实际电压相匹配，来抑制不平衡电压引起的直流电压波动及向非故障站交流系统的传播。