一种柔性直流输电系统交流故障限流方法

摘要

本发明涉及一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，实时检测柔性直流输电系统的交流系统电压幅值，当交流系统电压幅值大于等于预设的正常电压阈值UN时，令柔性直流输电系统运行在功率控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于等于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统运行在限流控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统闭锁换流阀，保证柔性直流输电系统不传输功率。本发明无需等到电流超过限流值，即可对柔性直流系统输出的电流进行控制，减小故障期间断路电流，进而减少故障恢复后的过流现象。

权利要求

1.一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，实时检测柔性直流输电系统的交流系统电压幅值，当交流系统电压幅值大于等于预设的正常电压阈值UN时，令柔性直流输电系统运行在功率控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于等于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统运行在限流控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统闭锁换流阀，保证柔性直流输电系统不传输功率。

2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于预设的最低电压阈值U1时，根据交流系统典型故障时电压的跌落值将U1-UN分成一个上的交流电压区间，在一个交流电压区间设置一个限流控制的电流参考值，或者在一个交流电压区间内逐渐降低限流控制的电流参考值。

3.根据权利要求2所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，电压跌落时，限流控制的电流参考值随交流系统电压的降低依次降低。

4.根据权利要求2所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，所述电压分段具体为将U1-UN分为三个交流电压区间，由低至高依次为U1-U2、U2-U3、U3-UN。

5.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，当交流系统电压幅值从低于预设的最低电压U1恢复到U1以上后，经过预设的延时重新解锁换流阀并进入限流控制模式，并且将限流控制的电流参考值设定为零；在电压恢复的过程中，交流系统电压幅值介于U1与UN之间，限流控制给定的电流参考值逐渐升高；当交流系统电压幅值恢复到UN以上后，切换到控制模式，柔性直流输电系统恢复到电压跌落前的功率值。

6.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，所述交流系统电压幅值为网侧电压或者阀侧电压。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，所述预设的正常电压阈值UN的取值为0.7-1.0pu，所述预设的最低电压阈值U1的取值为0-0.1pu，其中pu为正常额定正序电压。

8.根据权利要求4任一项所述的一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，其特征在于，U2的取值为0.1-0.5pu，U3的取值为0.5-0.7pu，其中pu为正常额定正序电压。

说明书

一种柔性直流输电系统交流故障限流方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统柔性直流输电技术领域，特别是一种柔性直流输电系统交流故障限流方法。

背景技术

[0002] 柔性直流输电系统具有控制灵活、动态响应迅速、谐波含量低等特点，可以快速的、独立的调节有功功率和无功功率，有助于提高电力系统的性能。

[0003] 当与柔性直流系统相连的交流电网发生短路故障，例如单相接地、两相短路、两相短路接地、三相断路，交流电压会发生突降，导致柔性交流系统输出很大的故障电流，之后柔性直流输电系统开始交流故障穿越，达到故障下的稳定状态。如果故障属于瞬时性故障，故障恢复时，系统电压突变，也将导致柔性直流输电系统输出很大的电流。从而可能引起系统的过流保护跳闸，影响系统的稳定运行。

[0004] 现有的文章和专利，大多是针对基于晶闸管的高压直流输电系统，其系统特性和控制方式都与柔性直流输电系统有很大区别，还有一些专利通过设置限值的方法控制故障电流，这种方法在故障电流未到限值时，控制系统不能对故障电流起到抑制作用，有必设计一种能够适用于柔性直流系统的，更有效的交流故障的限流方法。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提出一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，当检测到由故障导致的交流电压跌落后，无需等到电流超过限流值，即可对柔性直流系统输出的电流进行控制，减小故障期间断路电流，进而减少故障恢复后的过流现象。

[0006] 本发明采用以下方案实现：一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，实时检测柔性直流输电系统的交流系统电压幅值，当交流系统电压幅值大于等于预设的正常电压阈值UN时，令柔性直流输电系统运行在功率控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于等于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统运行在限流控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统闭锁换流阀，保证柔性直流输电系统不传输功率。

[0007] 进一步地，当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于预设的最低电压阈值U1时，根据交流系统典型故障时电压的跌落值将U1-UN分成一个上的交流电压区间，在一个交流电压区间设置一个限流控制的电流参考值，或者在一个交流电压区间内逐渐降低限流控制的电流参考值。

[0008] 进一步地，电压跌落时，限流控制的电流参考值随交流系统电压的降低依次降低。

[0009] 进一步地，所述电压分段具体为将U1-UN分为三个交流电压区间，由低至高依次为U1-U2、U2-U3、U3-UN。

[0010] 进一步地，当交流系统电压幅值从低于预设的最低电压U1恢复到U1以上后，经过预设的延时重新解锁换流阀并进入限流控制模式，并且将限流控制的电流参考值设定为零；在电压恢复的过程中，交流系统电压幅值介于U1与UN之间，限流控制给定的电流参考值逐渐升高；当交流系统电压幅值恢复到UN以上后，切换到控制模式，柔性直流输电系统恢复到电压跌落前的功率值。

[0011] 进一步地，所述交流系统电压幅值为网侧电压或者阀侧电压。

[0012] 进一步地，所述预设的正常电压阈值UN的取值为0.7-1.0pu，所述预设的最低电压阈值U1的取值为0-0.1pu，其中pu为正常额定正序电压。

[0013] 进一步地，U2的取值为0.1-0.5pu，U3的取值为0.5-0.7pu，其中pu为正常额定正序电压。

[0014] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明当检测到由故障导致的交流电压跌落后，无需等到电流超过限流值，即可对柔性直流系统输出的电流进行控制，减小故障期间断路电流，并能够减少故障恢复后的过流现象。

附图说明

[0015] 图1为本发明实施例的柔性直流输电系统示意图。

[0016] 图2为本发明实施例的故障限流示意图。

[0017] 图3为本发明实施例的故障时采用本实施例方法的三相电压电流示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

[0019] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0020] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0021] 本实施例提供了一种柔性直流输电系统交流故障限流方法，实时检测柔性直流输电系统的交流系统电压幅值，当交流系统电压幅值大于等于预设的正常电压阈值UN时，令柔性直流输电系统运行在功率控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于等于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统运行在限流控制模式；当交流系统电压幅值小于预设的最低电压阈值U1时，令柔性直流输电系统闭锁换流阀，保证柔性直流输电系统不传输功率。

[0022] 本实施例根据不同的电压跌落值，快速切换到不同的控制模式，并设置不同的控制指令，当交流系统电压介于正常范围内时，柔性直流输电系统保持为功率控制模式（有功功率和无功功率控制模式），系统电压低于正常运行范围后，柔性直流输电系统快速切换到限流控制模式。

[0023] 在本实施例中，当交流系统电压幅值小于预设的正常电压阈值UN并大于预设的最低电压阈值U1时，根据交流系统典型故障（包括单相接地、两相短路、两相短路接地、三相接地）时电压的跌落值将U1-UN分成一个上的交流电压区间，在一个交流电压区间设置一个限流控制的电流参考值，或者在一个交流电压区间内逐渐降低限流控制的电流参考值。电压跌落时，限流控制的电流参考值随交流系统电压的降低依次降低。

[0024] 在本实施例中，所述电压分段具体为将U1-UN分为三个交流电压，由低至高依次为U1-U2、U2-U3、U3-UN。

[0025] 在本实施例中，当交流系统电压幅值从低于预设的最低电压U1恢复到U1以上后，经过预设的延时重新解锁换流阀并进入限流控制模式，并且将限流控制的电流参考值设定为零；在电压恢复的过程中，交流系统电压幅值介于U1与UN之间，限流控制给定的电流参考值逐渐升高；当交流系统电压幅值恢复到UN以上后，切换到控制模式，柔性直流输电系统恢复到电压跌落前的功率值。

[0026] 在本实施例中，所述交流系统电压幅值为网侧电压或者阀侧电压。其中，联网模式下，交流系统电压由柔性直流输电系统所连的交流系统提供；孤岛运行模式下，交流系统电压由柔性直流输电系统提供。所述网侧电压为交流侧和变压器之间的电压，所述阀侧电压为变压器和换流阀之间的电压。

[0027] 在本实施例中，所述预设的正常电压阈值UN的取值为0.7-1.0pu，所述预设的最低电压阈值U1的取值为0-0.1pu，其中pu为正常额定正序电压。

[0028] 在本实施例中，U2的取值为0.1-0.5pu，U3的取值为0.5-0.7pu，其中pu为正常额定正序电压。

[0029] 具体的，图1为本实施例的柔性直流输电系统示意图。

[0030] 实时检测系统的网侧交流电压Uac。

[0031] 当系统的交流电压Uac≥UN时，控制模式设定为正常的有功功率和无功功率控制模式。

[0032] 系统正常运行时Uac≥UN。假设在某一时刻，系统发生三相接地故障，此时Uac下降。

[0033] 当U1

[0034] 当Uac

[0035] 系统故障消失，交流电压Uac上升。

[0036] 当交流电压从UacU1时，经过一定的延时重新解锁换流阀，并且恒流值设定为零；此时交流电压Uac继续上升，当U1

[0037] 当系统电压幅值在正常范围内时，系统运行在有功功率和无功功率控制模式，故障导致电压跌落后，系统快速切换到限流控制模式，恒流参考值小于正常运行时电流值，系统电压过低时，临时闭锁换流阀。

[0038] 图3的为三相电压跌落到0.2倍额定电压，开始未转化到本实施例所述的限流控制，此时电流幅值达到1.2倍额定电流以上，可能由于过电流闭锁，在图中第一个标线处采用限流控制措施，首先通过限流控制将电流限制在0.8倍的额定电流，电流迅速下降到0.8倍额定电流，为了进一步验证策略，将恒电流控制进一步下调，调整到0.3倍额定电流，电流进一步下降到0.3倍额定电流。通过本方法有效降低了故障期间电流，为柔直稳定运行提供了基础。

[0039] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。