[发明专利]柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统

说明书

本发明是关于一种柔性直流换流阀的阀控过压‑过流协同保护方法及系统，涉及直流输电领域，包括：获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压‑电流运行能力曲线；基于电压‑电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压，并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压‑电流保护定值曲线；各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压‑电流保护定值曲线用动态过压保护定值进行过压保护。本发明在运行过程中根据电流的大小动态调整过压保护的定值，电流较小时过压保护定值较高，电流较大时过压保护定值较低,能够降低系统交直流故障下换流阀过压保护动作闭锁的风险，提升故障穿越能力。

技术领域

本发明是关于一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统，涉及直流输电领域。

背景技术

柔性直流采用全控型IGBT器件，为电压源型换流器，从原理上摆脱了对交流电网的依赖，具有无换相失败、黑启动能力、有功和无功独立解耦控制、运行方式灵活且能够实现大范围的潮流调节和控制等重要技术优势，广泛应用于异步电网互联、新能源送出等应用场景，是未来实现“双碳”目标、构建新型电力系统的重要技术。

目前，柔性直流发展的主要瓶颈在于其器件本体耐受暂态电压、电流能力较弱。以4.5kV/3kA IGBT器件为例，解锁运行时可重复关断的最大电流仅为2倍额定电流即6kA，在该电流下的最大运行电压为3.4kV。因此，容易出现在交、直流系统故障时由于柔性直流换流阀的过压、过流达到其保护定值而闭锁，造成故障穿越的失败。

为了解决上述问题，现有技术通常是通过串联更多的子模块，以降低单个模块的电压，但是这样将造成投资的增加。目前换流阀的本体过压保护和本体过流保护是完全独立，不会相互协同，即过压保护仅监测模块过压，过流保护仅监测桥臂过流，过压保护定值整定时，是假设桥臂电流为最大值（即2倍额定电流）时能解锁运行的最大电压为设备最大能力，现有技术均未涉及柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够降低系统交直流故障下换流阀的阀控过压保护动作闭锁的风险，提升故障穿越能力的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法、系统、设备及介质。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法，包括：

获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线；

基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压，并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线；

各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线，采用动态过压保护定值进行过压保护。

进一步地，获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线，包括：

基于IGBT器件搭建双脉冲试验回路，设定电流步长，开展不同关断电流下关断尖峰电压试验；

在设定的试验电流下，试验不同电容电压关断时IGBT器件承受的端间电压，获得该试验电流下保证器件在安全工作区内的最大电容电压；

按照设定电流步长，调整电流至下一试验电流得出该试验电流下的最大电容电压，直到完成全部试验电流的工作电压试验；

基于试验结果，绘制子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。