[发明专利]混合型换流器MMC-PLUS的无功优化及故障穿越方法

说明书

本发明公开了一种适用于风电大规模汇集与外送的混合型换流器MMC‑PLUS的无功优化及故障穿越方法，包括计算MMC‑PLUS系统的无功构成；利用混合型换流器MMC的无功输出能力对系统进行无功补偿；选用使用机械式投切无功补偿装置进行额外无功补偿；设计直流故障检测、隔离、恢复方法。本发明可以充分利用混合型换流器中MMC的无功输出能力，减小了无功补偿装置总量；利用MMC吸收机械式投切无功补偿设备产生的无功差额，具有较高的经济性并可以保证系统的稳定运行。本发明提出的直流故障隔离与重启动策略，可以令MMC‑PLUS系统迅速隔离直流故障，并在故障后快速恢复运行。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及一种基于LCC、VSC混合型输电拓扑MMC-PLUS的无功优化及故障穿越方法。

背景技术

基于电网换向换流器(Line Commuted Converter，LCC)技术成熟，其具有较高的功率输送水平，已被广泛应用于实际工程中，但其需要稳定的外部交流电压源提供换向电压，且会消耗大量的无功。基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的高压直流输电技术，具有自换向、无需滤波器和无功补偿装置的特点，但其输送功率尚不满足大规模、远距离输电的要求。基于LCC与电压源型换流器(Voltage SourceConverter，VSC)串联结构的混合型输电拓扑MMC-PLUS，具有可自换向、可直连风电场、输送功率水平高等特点，适用于新能源汇集与大规模远距离的传输。

图1为MMC-PLUS构成的两端直流输电系统。MMC-PLUS采用单极对称结构，由大容量的LCC与相对较小容量的MMC串联而成。系统的交流侧均连接在公共交流母线上，直流侧配备有旁路开关B_S及双向晶闸管开关T_P、T_N，可以实现系统运行模式的切换，以应对不同功率等级的传输需求。系统的运行模式包括：由MMC独立输送功率运行模式(MMC Mode)、MMC与LCC同时输送功率模式(MMC-PLUS Mode)。此外，由于包含了LCC换流器，系统交流侧还配备了无功补偿装置与滤波器。

但是，现有的混合型MMC-PLUS存在以下技术问题：(1)没有详细研究MMC-PLUS换流器内部的无功构成，没有详细考虑混合型MMC-PLUS系统中对无功补偿设备的选型与配置。(2)没有研究MMC-PLUS系统在直流故障下的运行特性与故障回路，没有适用于MMC-PLUS系统在直流故障下的故障隔离与重启动策略。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种混合型换流器MMC-PLUS的无功优化及故障穿越方法，由此解决现有的混合型MMC-PLUS缺乏对MMC-PLUS换流器内部的无功构成、混合型MMC-PLUS系统中对无功补偿设备的选型与配置的研究，以及没有适用于MMC-PLUS系统在直流故障下的故障隔离与重启动策略的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种混合型换流器MMC-PLUS的无功优化方法，包括：

由MMC传输的有功、LCC传输的有功及风机功率确定LCC运行所需求的无功总量；

由MMC的容量及所述MMC传输的有功确定MMC所提供的无功；

为所述混合型换流器MMC-PLUS系统在交流母线上配置LCC无功补偿设备，其中，选用机械式投切的LCC无功补偿设备；

将所述LCC无功补偿设备分为若干组进行分组无功补偿，并与MMC所提供的无功进行协作以满足所述LCC运行所需求的无功总量。

优选地，所述由MMC传输的有功、LCC传输的有功及风机功率确定LCC运行所需求的无功总量，包括：