[发明专利]一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置及方法

说明书

本发明公开一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置及方法，通过在直流正极母线串联反并联双晶闸管组、在串联侧MMC桥臂增加阻尼模块，实现MMC‑UPFC故障渡越。当交流系统发生短路故障时，故障电流通过串联变压器耦合至阀侧，串联侧MMC闭锁，当UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时，闭锁串联侧MMC阻尼模块IGBT，投入阻尼电阻，抑制串联侧MMC馈入直流母线的故障电流，并联侧MMC不会过流闭锁；当UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧时，反并联双晶闸管组自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC隔离，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的系统母线电压提供无功功率支撑，有利于故障后电力系统的安全运行。

技术领域

本发明涉及交流输电技术领域，特别是涉及一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置及方法。

背景技术

UPFC(Unified Power Flow Controller，统一潮流控制器)作为FACTS(FlexibleAlternating Current Transmission Systems，灵活交流输电技术)装置的典型代表，可以实现并联补偿、串联补偿、移相、电压调节等功能，可以灵活控制线路潮流，提高电力系统运行的稳定性与灵活性。MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)具有模块化程度高、谐波含量少、故障处理能力强等优点，其在实际工程中得到了越来越广泛的应用。交流系统发生短路故障时，故障电流通过串联变压器耦合至串联侧MMC，流经直流母线与并联侧MMC形成回路，通常导致串、并联侧MMC过流闭锁，UPFC完全退出运行。若此时能实现并联侧MMC不闭锁，继续为系统母线电压提供无功功率支撑，则更有利于故障后电力系统的安全运行。因此有必要研究交流系统短路UPFC故障渡越方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置及方法，以解决现有UPFC在交流系统发生短路故障时往往导致串、并联侧MMC过流闭锁，UPFC无法运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置，所述装置包括：并联变压器、并联侧MMC、串联变压器、串联侧MMC、反并联双晶闸管组以及阻尼模块；

所述并联侧MMC通过所述并联变压器接入交流母线；所述串联侧MMC通过所述串联变压器串入交流线路；所述并联侧MMC通过直流母线与所述串联侧MMC背靠背连接；所述并联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成；所述串联侧MMC各桥臂在n个半桥子模块的基础上串联m个阻尼模块；所述阻尼模块由一个IGBT、一个反并联二极管和一个阻尼电阻并联组成；直流正极母线上串联所述反并联双晶闸管组；所述反并联双晶闸管组由第一晶闸管和第二晶闸管反向并联连接构成。

可选的，所述串联侧MMC三相六桥臂中单桥臂上串联的m个所述阻尼模块的总阻值为12Ω。

可选的，所述装置还包括晶闸管旁路开关；所述晶闸管旁路开关串联在所述串联侧MMC的交流入口处，用于紧急情况下旁路所述串联侧MMC。

一种基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越方法，所述方法基于所述基于附加阻尼电阻的UPFC故障渡越装置，所述方法包括：

正常运行时，反并联晶闸管组单向导通，串联侧MMC桥臂的阻尼模块处于旁路状态，IGBT与反并联二极管保证桥臂电流的双向导通；

当交流系统发生短路故障时，故障电流通过串联变压器耦合至阀侧，串联侧MMC过流闭锁；

当UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时，闭锁所述串联侧MMC桥臂上所述阻尼模块的IGBT，所述阻尼模块处于阻尼状态，所述串联侧MMC三相六桥臂中处于短路状态的桥臂串入阻尼电阻，故障回路中等效电阻增大，抑制所述串联侧MMC馈入直流母线的故障电流，并联侧MMC不会过流闭锁；