[发明专利]适用于LCC-MMC混合级联直流输电系统的停运控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于LCC‑MMC混合级联直流输电系统的停运控制方法，能够避停运过程中的过电压或过电流，并且保证电压和电流平稳快速下降为0，通过调节换流变压器变比、提高调制比、调制波中注入三次谐波来降低混合级联结构中MMC的子模块电容电压，能够将一部分能量回馈到交流电网中；在子模块电容放电阶段，本发明通过启动电阻和换流变压器阀侧的△绕组结构构成放电回路，无需额外接入放电电阻，放电原理简单可靠并且有效；由于本发明逆变侧LCC晶闸管的单向导通特性，因此在逆变侧MMC子模块电容放电阶段无需通过断开隔离开关的方式来隔离直流线路。

技术领域

本发明属于电力系统直流输电技术领域，具体涉及一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电系统的停运控制方法。

背景技术

在我国，能源资源与负荷需求呈现逆向分布现状，因此远距离大容量高压直流输电技术(High Voltage Direct Current，HVDC)得到快速发展。基于电网换相换流器的高压直流输电(Line Commutated Converter based HVDC，LCC-HVDC)技术成熟，广泛应用于远距离大容量等高压直流输电场合，但其存在以下缺陷：①逆变站LCC在交流故障时容易发生换相失败，对交流系统的强度要求高；②运行过程中消耗大量无功功率，需要装设滤波器和无功补偿设备，增加占地面积；③无法向无源网络供电。相比于LCC-HVDC，基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based HVDC，MMC-HVDC)技术因其模块化设计、不存在换相失败、可实现有功功率和无功功率解耦控制、无需无功补偿设备和可向无源网络供电等优点而受到青睐，然而MMC-HVDC存在建设成本高，在特高压等级缺乏工程经验等缺点。

目前有文献提出了整流侧采用LCC，逆变侧采用LCC-MMC混合级联换流站的直流输电拓扑方案，该方案的优势在于：①整流侧采用LCC，在线路直流故障时能够通过强制移相快速降低故障电流，具有直流故障处理能力；②逆变侧高压阀组采用LCC，比同容量同电压等级的MMC技术更成熟、造价更低，同时由于LCC晶闸管的单向导通性，在直流故障时能够阻断故障电流通路；③逆变侧MMC可以独立控制有功功率和无功功率，系统所需无功补偿设备减少，具有较强的交流电压支撑能力，同时在逆变侧LCC换相失败期间系统仍能保持一定的功率输送能力，减小交流故障期间受端系统的功率缺额。

为了对直流输电系统进行维护或检修而要求换流站退出运行的过程称为停运，停运过程中要求尽可能避免过电压或过电流，并且保证电压和电流平稳快速下降为0。对于MMC的停运，如果直接闭锁MMC，能量会长时间停留在子模块电容中无法得到释放，如果通过内部电阻放电会持续较长时间。因此，如何使得MMC停运过程中的子模块能量得到快速释放又不会造成过电压或过电流，是工程领域需要解决的问题。

目前国内外的研究中，已经有文献提出LCC-HVDC系统的停运控制方式以及相关时序。有文献研究了MMC-HVDC的停运控制方式，是通过接入桥臂电阻来实现子模块电容的放电，需要额外接入较大的桥臂电阻，子模块能量均通过电阻消耗，经济性差；也有通过直流线路实现子模块电容的放电，但由于LCC的单向导电性显然不适用于本发明的LCC-MMC混合直流输电系统；还有文献研究了LCC-MMC混合直流输电系统(整流侧LCC，逆变侧MMC)的停运时序以及控制策略，但逆变侧采用的混合子模块MMC，且目前对于LCC-MMC混合级联直流输电系统暂无相关停运控制方法研究。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种适用于LCC-MMC混合级联直流输电系统的停运控制方法，能够避停运过程中的过电压或过电流，并且保证电压和电流平稳快速下降为0，可以通过启动电阻给逆变侧MMC子模块电容进行放电，无需额外接入放电电阻，由于逆变侧LCC晶闸管的单向导通特性，因此在逆变侧MMC子模块电容放电阶段无需通过断开隔离开关的方式来隔离直流线路。