[发明专利]一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统

说明书

本发明公开一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述故障穿越方法包括如下步骤：采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压u_av和电流源型换流器所连交流电网的交流电压u_ac；根据采集的交流电压计算直流系统此时最大可以输送的功率并处理得到直流功率参考值P_REF；将直流功率参考值P_REF作为换流器控制信号输出至整流站；整流换流站根据接收到的控制信号控制直流输送功率跟随直流功率参考值P_REF。本发明能够有效处理混合级联直流输电系统中逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时所引起的直流过压问题，防止直流母线及子模块电容过电压，可靠的穿越交流故障，更好的保护设备安全。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统。

背景技术

高压直流输电系统可分为两种类型：基于晶闸管技术的常规直流输电系统(LCC-HVDC)和基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)。其中，常规直流输电系统(LCC-HVDC)成本低、损耗小、运行技术成熟，目前，世界上正在运行的直流输电系统几乎都是LCC-HVDC系统，但常规直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大等缺点。而新一代的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)则能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优点，但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。

因此结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程应用前景。目前混合直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两端直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统。这两种系统结合了常规直流输电损耗小、运行技术成熟以及柔性直流输电可以向无源网络供电、不会发生换相失败的优点。

但图1和图2中的混合直流输电系统，当逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时，直流系统的有功功率不能输出到交流侧，而处于整流状态的电流源型换流器仍然按照既定的功率参考值向直流系统输送功率，此时直流侧电压将会由于能量不断的积累而快速增加，最终将危及直流设备安全。

现有技术中，基于晶闸管技术的常规直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，逆变侧换流器将发生换相失败，此相当于直流侧发生短路故障，因而不会引起大的直流过压。基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，直流系统的有功功率也不能输出到交流侧，此时直流侧电压也会由于能量不断的积累而快速增加，其一般通过DC chopper等直流耗能装置来保持直流侧的电压在可控范围内，不至于过高。但此种方法成本较高，对于混合直流输电系统的适用性较差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统，能够有效处理混合直流输电系统中逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时所引起的直流过压问题，防止直流母线及子模块电容过电压，可靠的穿越交流故障，更好的保护设备安全。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混合级联直流输电系统故障穿越方法，所述混合级联直流输电系统包括整流换流站和逆变换流站，所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元，所述逆变换流站包括至少一组混合级联换流器，所述混合级联换流器包括串联连接的电流源型换流器和电压源型换流器，所述电流源型换流器包括晶闸管换流器，所述电压源型换流器包括模块化多电平换流器；所述故障穿越方法包括如下步骤：

(1)采集电压源型换流器所连交流电网的交流电压u_av和电流源型换流器所连交流电网的交流电压u_ac；