[发明专利]MMC-HVDC黑启动模拟试验系统和试验方法

说明书

本发明涉及MMC‑HVDC黑启动模拟试验系统和试验方法，首先断开模拟试验开关，模拟其中一个电网失电，并断开两个电网对应的两个断路器；然后进行两个MMC的充电和启动操作，最后失电的电网对应的MMC输出的交流电压稳定后，检测第二电网的电压幅值和相位，并对第二电网的电压相位进行锁相，当第二电网的电压相位与第二MMC输出的交流电压的相位一致时，控制闭合第二断路器进行并网，实现黑启动的模拟试验。所以，该试验方法能够模拟在电网出现故障时有效实现电网的黑启动，实现对MMC‑HVDC黑启动的有效控制，并且能够对柔性直流输电系统进行黑启动性能研究，以指导换流器与控制保护系统的产品开发与工程实施。

技术领域

本发明涉及一种MMC-HVDC黑启动模拟试验系统和试验方法。

背景技术

随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的高压直流输电技术(Voltage-Sourced Converter High Voltage DirectCurrent，VSC-HVDC)日益受到重视。模块化多电平换流器(MMC，Modular MultilevelConverter)是柔性直流输电系统应用中电压源换流器的一种，以其显著的优势广泛应用于柔性直流输电和新能源接入系统。

采用VSC-HVDC作为黑启动电源实现电网黑启动的研究受到广泛关注。所谓黑启动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。相比于利用系统中的自启动能力的发电机组进行黑启动，MMC换流器作为黑启动电源具有明显优势，它不存在黑启动机组自励磁问题，而且，可通过软启动控制使交流电压按设定曲线变化，避免空载线路合闸过电压问题。

首先，现有技术中针对MMC的黑启动能力的研究还处于起步阶段，而且现有的利用MMC进行电网黑启动的启动方式均是在真正的MMC-HVDC输电系统中，这种方式只有在真正的输电系统中实施过后才能够表明该启动方式正确与否，但是该启动方式如果一种错误的方式，那么，这不但会造成黑启动的失败，由于在真正的MMC-HVDC输电系统中进行黑启动，所以，一旦黑启动失败，供电区域内将会大面积地停电，会对企业生产造成巨大的经济损失，给居民日常生活带来很大的不便。

当MMC-HVDC用于电网黑启动时，停电端可等效为无源网络，此时需要借助有源端实现换流站的启动，继而带动整个电网的恢复。对于两端网络(I端等效为有源端换流站系统，II端为无源端换流站系统)，II端大停电则两端换流站同时退出运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种MMC-HVDC黑启动模拟试验系统和试验方法。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种MMC-HVDC黑启动模拟试验系统，其特征在于，包括I端换流站系统和II端换流站系统，所述I端换流站系统包括第一MMC和用于控制所述第一MMC的第一控制系统，所述II端换流站系统包括第二MMC和用于控制所述第二MMC的第二控制系统，所述第一MMC的直流侧通过线路模拟装置连接第二MMC的直流侧，所述第一MMC的交流侧用于连接第一电网，第二MMC的交流侧用于连接第二电网，所述第一MMC的交流侧与第一电网之间的连接线路上串设有第一断路器，第二MMC的交流侧与第二电网之间的连接线路上串设有第二断路器，所述第二断路器与第二电网之间的连接线路上串设有模拟试验开关，所述线路模拟装置用于模拟所述第一MMC的直流侧与第二MMC的直流侧之间的实际传输线路。

所述模拟试验系统还包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一电网通过所述第一开关供电连接所述第一控制系统，所述第二电网通过所述第三开关供电连接一个电动机，所述电动机与一个发电机机械传动连接，所述发电机的电能输出端连接到一个转换开关的一个动触点；所述第二断路器和模拟试验开关之间的连接点通过所述第二开关连接所述转换开关的另一个动触点，所述转换开关的静触点供电连接所述第二控制系统。