本發(fā)明屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性直流控制系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖后再次解鎖次數(shù)超值跳閘方法。

背景技術(shù)：

基于模塊化多電平換流器(即MMC，以下簡稱MMC)的柔性直流換流閥技術(shù)憑借其具有有功無功可獨(dú)立調(diào)節(jié)、無需大容量的無功補(bǔ)償和濾波器、不會(huì)出現(xiàn)換相失敗、受端可連接于無源系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、異步電網(wǎng)連接等場合。

柔性直流輸電系統(tǒng)一般采用模塊化多電平換流器作為一次設(shè)備，MMC由6個(gè)橋臂(本申請(qǐng)以下簡稱換流閥橋臂)組成，每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器L和N個(gè)子模塊(SM)串聯(lián)而成。MMC電路高度模塊化，能夠通過增減接入換流器的子模塊的數(shù)量來滿足不同的功率和電壓等級(jí)要求，便于實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)，縮短項(xiàng)目周期，節(jié)約成本。

柔性直流輸電系統(tǒng)在聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流故障時(shí)，由于控制系統(tǒng)采樣延時(shí)、通訊延時(shí)、控制裝置內(nèi)部鏈路延時(shí)等因素，在額定功率運(yùn)行下，聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，易造成換流閥橋臂電流過流。目前行業(yè)內(nèi)一般采取橋臂過流后直接閉鎖換流閥并跳閘，將換流閥和交流系統(tǒng)隔離，以保護(hù)換流閥設(shè)備，此種方式降低了柔性直流輸電技術(shù)在應(yīng)對(duì)交流系統(tǒng)故障的穿越率，未完全發(fā)揮基于MMC的柔直直流輸電技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種柔性直流控制系統(tǒng)發(fā)生暫時(shí)性閉鎖后再次解鎖次數(shù)超限跳閘方法，既能提高基于MMC柔性直流輸電技術(shù)的故障穿越功能，又能可靠保護(hù)換流閥設(shè)備。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種柔性直流控制系統(tǒng)暫時(shí)閉鎖后再次解鎖次數(shù)超限跳閘方法，柔性直流輸電系統(tǒng)基于模塊化多電平換流器實(shí)現(xiàn)；其特征在于：

當(dāng)極控系統(tǒng)判斷聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，由閥控系統(tǒng)判斷橋臂電流是否大于換流閥設(shè)備保護(hù)定值，若大于，則觸發(fā)閥控系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖，并通知極控系統(tǒng)閉鎖，當(dāng)閥控系統(tǒng)和極控系統(tǒng)閉鎖后，橋臂電流逐漸衰減到小于換流閥設(shè)備保護(hù)定值時(shí)，閥控系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖狀態(tài)消失，閥控系統(tǒng)解鎖后允許極控系統(tǒng)延時(shí)設(shè)定時(shí)間后再次解鎖，通過換流閥為交流系統(tǒng)提供無功；

當(dāng)聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)發(fā)生交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致閥控系統(tǒng)和極控系統(tǒng)重復(fù)發(fā)生暫時(shí)性閉鎖和解鎖流程，閥控系統(tǒng)和極控系統(tǒng)解閉鎖次數(shù)超限時(shí)，極控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉鎖跳閘功能。

一種柔性直流控制系統(tǒng)暫時(shí)閉鎖后再次解鎖次數(shù)超限跳閘方法，柔性直流輸電系統(tǒng)是基于模塊化多電平換流器實(shí)現(xiàn)，聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)發(fā)生交流系統(tǒng)故障時(shí)，當(dāng)換流閥橋臂電流大于設(shè)定的過流閾值即換流閥設(shè)備保護(hù)定值，閥控系統(tǒng)觸發(fā)暫時(shí)性閉鎖，閥控系統(tǒng)閉鎖后通知極控系統(tǒng)閉鎖；當(dāng)聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)故障消失或橋臂電流小于設(shè)定的過流閾值時(shí)，閥控系統(tǒng)和極控系統(tǒng)先后解除閉鎖；其特征在于，所述柔性直流控制系統(tǒng)暫時(shí)閉鎖后再次解鎖次數(shù)超限跳閘方法包括以下步驟：

步驟1：判斷換流閥是否在解鎖狀態(tài)，如果是則進(jìn)入第(2)步，否則重復(fù)步驟1；

步驟2：采集聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流電壓；

步驟3：判斷聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流電壓變化量是否超出設(shè)定的交流電壓閾值范圍或變化率高于設(shè)定的變化率閾值，如果是則進(jìn)入第(4)步，否則返回步驟2；

步驟4：閥控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集換流閥橋臂電流并判斷換流閥橋臂電流是否大于換流閥設(shè)備保護(hù)定值，如果是，則閥控系統(tǒng)時(shí)性閉鎖，并通知極控系統(tǒng)閉鎖，進(jìn)入步驟4，否則返回步驟2；

步驟5：閥控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集當(dāng)前的換流閥橋臂電流，判斷換流閥橋臂電流是否衰減以至返回?fù)Q流閥設(shè)備保護(hù)定值范圍內(nèi)，如果是，則進(jìn)入步驟6；否則，重復(fù)步驟5；

步驟6：閥控系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖信號(hào)消失，閥控系統(tǒng)解鎖并通知極控系統(tǒng)延時(shí)設(shè)定時(shí)間T后進(jìn)行解鎖；

步驟7：統(tǒng)計(jì)該次聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)故障期間，導(dǎo)致柔性直流控制系統(tǒng)完成暫時(shí)性閉鎖、解鎖循環(huán)的次數(shù)，如果次數(shù)超過設(shè)定限值則進(jìn)入步驟8，否則返回步驟1；

步驟8：通過極控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉鎖跳閘功能，跳開聯(lián)接變兩側(cè)斷路器。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟3中，交流電壓閾值范圍為0.8Upu-1.2pUu；交流電壓變化量閾值為0.01Upu/5ms-0.05Upu/5ms，其中1Upu表示交流電壓額定值。

在步驟4中，換流閥設(shè)備橋臂電流過流保護(hù)定值即過流閾值的取值范圍為1.15Ipu～1.5Ipu，其中1Ipu表示IGBT額定工作電流。

在步驟5中，換流閥設(shè)備橋臂電流恢復(fù)定值即恢復(fù)閾值的取值范圍為30A-100A。

在步驟6中，所述設(shè)定時(shí)間T為15ms。

在步驟7中，一次聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)故障期間，導(dǎo)致柔性直流控制系統(tǒng)完成暫時(shí)性閉鎖、解鎖循環(huán)次數(shù)的設(shè)定限值為2～5次。

本發(fā)明有益效果：

提高了基于MMC換流閥的在聯(lián)接變交流系統(tǒng)故障時(shí)候的故障穿越成功率，提高了換流閥的可用率。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種柔直控制系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖后再次解鎖次數(shù)超值跳閘方法流程圖；

圖3是監(jiān)控系統(tǒng)、極控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案，控制優(yōu)點(diǎn)更加明確，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的解釋說明。

為方便讀者理解本發(fā)明的技術(shù)方案，首先對(duì)與本申請(qǐng)方案有關(guān)的技術(shù)術(shù)語解釋如下：

在柔性直流輸電系統(tǒng)中，直流控制保護(hù)系統(tǒng)和換流閥是實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。與傳統(tǒng)直流類似，直流控制保護(hù)系統(tǒng)通過閥控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)換流閥的控制。

柔性直流輸電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多輸入多輸出系統(tǒng)，為了提高其運(yùn)行的可靠性，按照分層設(shè)計(jì)原則將控制保護(hù)系統(tǒng)劃分為三層：監(jiān)控層、極控系統(tǒng)和極保護(hù)層、I/O層(含閥控系統(tǒng)，見圖3)，極控系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)是光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)是光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，閥控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)換流閥的SM的動(dòng)作。本文檔描述暫時(shí)性閉鎖超限跳閘功能主要對(duì)應(yīng)極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)。

監(jiān)控層：實(shí)現(xiàn)站內(nèi)直流單元的控制起停、順序控制，全站所有斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的控制、監(jiān)視、測量、報(bào)警、記錄、遠(yuǎn)傳、以及參數(shù)/定值的設(shè)定等功能。通過冗余的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將不同層級(jí)的控制保護(hù)設(shè)備統(tǒng)一連接起來。

極控系統(tǒng)：即換流器控制，主要完成有功功率控制、無功功率控制、直流電壓控制、內(nèi)環(huán)電流控制、調(diào)制電壓生產(chǎn)等功能。

閥控系統(tǒng)：主要完成橋臂環(huán)流抑制控制、MMC模塊觸發(fā)、最低電平逼近控制等。

MMC：模塊化多電平換流器

本發(fā)明實(shí)施例的介紹是基于主電路采用聯(lián)接變壓器及模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見圖1)，柔性直流輸電系統(tǒng)包括聯(lián)接變壓器1、充電電阻2、橋臂電抗器3、級(jí)聯(lián)的MMC子模塊4，他們依靠A/B/C三相電纜連接，形成電氣連接系統(tǒng)。

運(yùn)行參數(shù)包括聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)電壓5、聯(lián)接變閥側(cè)電流6、啟動(dòng)回路電流7、換流閥上橋臂電流8、換流閥下橋臂電流9、正極電流10、負(fù)極電流11。

一種柔直控制系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖后再次解鎖跳閘方法步驟如附圖2所示，包括以下步驟：

步驟1：換流閥是否在解鎖狀態(tài)，如果已經(jīng)解鎖則進(jìn)入步驟(2)，否則循環(huán)判斷步驟1；

步驟2：極控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)電壓；

步驟3：極控系統(tǒng)判斷聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)交流電壓是否超出設(shè)定的交流電壓閾值范圍或變化率高于設(shè)定的變化率閾值，如果是則進(jìn)入第(4)步，否則返回第(2)步；

交流電壓閾值范圍為0.8Upu-1.2pUu；交流電壓變化量閾值為0.01Upu/5ms-0.05Upu/5ms，其中1Upu表示交流電壓額定值。

步驟4：閥控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集換流閥橋臂電流，并判斷換流閥橋臂電流是否大于換流閥設(shè)備保護(hù)定值，如果是，則閥控系統(tǒng)暫時(shí)性閉鎖，并通知極控系統(tǒng)閉鎖，進(jìn)入第(5)步；否則返回第(2)步。

換流閥設(shè)備橋臂電流過流保護(hù)定值即過流閾值的取值范圍為1.15Ipu～1.5Ipu，其中1Ipu表示IGBT額定工作電流，若大于則閥控系統(tǒng)判定啟動(dòng)暫時(shí)性閉鎖。

步驟5：閥控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集換流閥橋臂電流，并判斷換流閥橋臂電流衰減到換流閥設(shè)備恢復(fù)定值，如果是，進(jìn)入第(6)步；否則返回第(2)步。

換流閥設(shè)備橋臂電流恢復(fù)定值即電流恢復(fù)閾值的取值范圍為30A-60A。

步驟6：極控系統(tǒng)記錄閥控系統(tǒng)傳遞過來的暫時(shí)性閉鎖信號(hào)次數(shù)，并閉鎖換流閥，同時(shí)延時(shí)T時(shí)間再次發(fā)解鎖命令，并進(jìn)入第(7)步。

所述設(shè)定時(shí)間T為15ms。

步驟7：極控系統(tǒng)在持續(xù)的一次交流系統(tǒng)故障內(nèi)，判斷閥控系統(tǒng)觸發(fā)的暫時(shí)性閉鎖次數(shù)超過n次，則進(jìn)入第(8)步；否則返回第(1)步。一次聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)故障期間，導(dǎo)致柔性直流控制系統(tǒng)完成暫時(shí)性閉鎖、解鎖循環(huán)次數(shù)n的設(shè)定限值為2～5次。

步驟8：極控系統(tǒng)跳開斷路器，將交流系統(tǒng)與MMC隔離。

申請(qǐng)人結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。