[发明专利]模块化多电平换流站电流信号采集系统和方法

说明书

本发明提出了一种模块化多电平换流站电流信号采集系统和方法，其中：供电模块为低绝缘耐压的多端口高冗余的供电电源，与电气距离最近的三相MMC子模块内部直流电容互联；电流传感器为千伏级别低绝缘耐压的霍尔型电流传感器，串联在MMC换流站线路中，就地采集三相上下桥臂电流和/或直流端口总电流，其模拟量输出与数模转换采集器相连接；数模转换采集器接受所述电流传感器采集的电流信号，转换为数字信号，并将数字信号通过光纤通信链路传递到MMC换流站的控制器。本发明可以减小采集系统耐压要求，降低系统设计难度，实现霍尔型电流传感器在柔性直流输电工程中的应用，并提高系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统中柔性直流输电技术、电力电子技术等领域，具体地说，涉及一种新型的模块化多电平(Modular Multilevel Converter,MMC)换流站电流信号采集系统和方法。

背景技术

电压源型高压直流输电技术(VSC-HVDC)，由于其控制的灵活性，特别适合用于可再生能源并网、无源网络供电、城市电网供电和异步交流电网互联等场合。因此，对于VSC-HVDC的研究近年来得到了学术界和工程界的广泛关注。

传统VSC-HVDC采用两电平或三电平拓扑，使用多个开关器件的直接串联满足电压等级的需求。但是这种方式对于开关器件的开通和关断的一致性要求很高，并存在换流站和交流系统连接电抗上电压变化率较高、电磁干扰较强和开关器件的动态均压等问题。2002年，德国学者提出了一种新型的多电平拓扑，即模块化多电平变换器(MMC)。通过模块的级联提高电压等级，并避免了开关器件之间的直接串联。因此，MMC型换流站在VSC-HVDC技术的发展过程中具备着良好的应用前景。

为满足MMC换流站的控制，需要采集三相上下桥臂电流、直流输出端口电流等信息。受绝缘耐压水平限制，常用的霍尔型电流传感器无法应用在柔性输电系统的MMC换流站中。因此，现有MMC型柔性输电系统换流站多采用光电型电流传感器采集信息，但其价格昂贵。

发明内容

针对现MMC型柔性直流输电工程中，常用的霍尔型电流传感器由于绝缘耐压问题而无法应用，光电型电流传感器价格昂贵问题，本发明的目的是提出一种新型的MMC换流站电流信号采集系统和方法，可以减小采集系统耐压要求，降低系统设计难度，实现霍尔型电流传感器在柔性直流输电工程中的应用，并提高系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种MMC换流站电流信号采集系统，包括：电流传感器、供电模块、数模转换采集器以及光纤通信链路，其中：

所述供电模块为低绝缘耐压的多端口高冗余的供电电源，绝缘耐压为单子模块千伏级别，与电气距离最近的三相MMC子模块内部直流电容互联；

所述电流传感器为低绝缘耐压的霍尔型电流传感器，绝缘耐压为单子模块千伏级别，串联在MMC换流站线路中，就地采集三相上下桥臂电流和/或直流端口总电流，其模拟量输出与数模转换采集器相连接；

所述数模转换采集器接受所述电流传感器采集的电流信号，转换为数字信号，并将数字信号通过光纤通信链路传递到MMC换流站的控制器。

可选地，所述供电模块的输入侧对输出侧的绝缘要求与MMC子模块电容电压一致，即千伏级别。

可选地，所述供电模块采用冗余设计，多个所述供电模块输出侧并联为采集系统中的霍尔型电流传感器和数模转换采集器供电，提高了系统的供电可靠性。

可选地，所述低绝缘耐压的霍尔型电流传感器，绝缘耐压为单子模块(千伏)级别，由于霍尔型电流传感器成本较低，可使用多个传感器串联的方式为采集系统提供冗余，提高系统可靠性。

可选地，所述数模转换采集器为多通道数模转换采集器，可同时转换多路模拟量信号至数字信号，并将转换后的数字信号以光信号通讯的方式经光纤通信链路传递到MMC换流站的控制器。由于电流信号就地采集，可以在数模转换采集器中对干扰信号进行抑制，提高采集系统的可靠性。