一种抑制受端为LCC-VSC混合直流换相失败的方法及装置与流程

本发明涉及电力系统直流输电，并且更具体地，涉及一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的方法及装置。

背景技术：

1、近年来我国大力发展可再生能源，特别是在风电、光伏等新能源的开发与利用领域取得了显著成效。我国可再生能源分布集中，且距离负荷中心地区较远，因此，可再生能源经特高压直流送出是大规模可再生能源外送的典型和重要输电形式。而随着特高压直流输电工程数量的增加，对于受端交流电网发生短路故障或者电网电压跌落时引起的直流换相失败问题日趋严重。目前高压直流输电主要有两种类型，常规直流输电技术(lcc-hvdc)和柔性直流输电技术(vsc-hvdc)。

2、受端为lcc-vsc混合直流系统是指在送端使用lcc，受端使用级联lcc和vsc。由于lcc受端的传输容量较大，因此需要多个vsc并联连接，形成混合lcc和vsc，以匹配直流输送容量。混合级联多端直流技术结合了lcc输送容量大与vsc无换相失败的优点，并可为受端交流系统提供无功支持，降低了受端直流换相失败风险。

3、当受端交流电网发生短路故障或电网电压跌落时，受端的lcc-hvdc容易发生换相失败故障。直流发生换相失败故障时，会导致lcc的电流急剧增加，直流电压和传输功率在一定时间内降至零。如果换相失败故障得不到有效抑制，可能会引发连续的换相失败故障，从而导致直流闭锁，传输功率中断，严重影响系统稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的方法及装置。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的方法，包括：

3、当受端交流电网发生短路故障或电网电压跌落时，根据检测的交流换流母线电压计算lcc连接的交流换流母线电压压降；

4、在交流换流母线电压压降大于预先设置的电压压差阈值的情况下，将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制；

5、在交流换流母线电压压降小于等于电压压差阈值的情况下，vsc的无功功率控制模式保持不变。

6、可选地，根据检测的交流换流母线电压计算lcc连接的交流换流母线电压压降的公式如下：

7、δu＝(1-ul)

8、其中，δu为交流换流母线电压压降，用于表征故障的严重程度，ul为交流换流母线电压。

9、可选地，将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制的依据公式如下：

10、

11、其中，qref表示vsc的无功功率，svsc表示是vsc的容量，pvsc表示测量的vsc的有功功率。

12、可选地，还包括：将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制的延迟时间设置为2ms。

13、可选地，还包括：

14、在受端交流电网发生短路故障或电网电压跌落故障消除后的系统恢复过程中，计算lcc的熄弧角；

15、在lcc的熄弧角大于等于预先设置的最小熄弧角并且控制模式切换动作的延迟时间不小于2ms的情况下，将vsc的无功功率控制模式切换到恒定交流电压控制模式或者稳定状态qref＝0。

16、可选地，熄弧角的计算公式如下：

17、

18、其中，γ为熄弧角，k是换流器变比，id是逆变侧的直流电流，xc是等效换相电抗，ul是逆变侧交流换流母线电压，β是逆变侧触发角度，是电压波形的相位偏移角，当交流系统发生对称故障时，为0。

19、根据本发明的另一个方面，提供了一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的装置，包括：

20、第一计算模块，用于当受端交流电网发生短路故障或电网电压跌落时，根据检测的交流换流母线电压计算lcc连接的交流换流母线电压压降；

21、第一切换模块，用于在交流换流母线电压压降大于预先设置的电压压差阈值的情况下，将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制；

22、保持模块，用于在交流换流母线电压压降小于等于电压压差阈值的情况下，vsc的无功功率控制模式保持不变。

23、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

24、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

25、从而，本发明提供了一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的方法，提出的换相故障抑制策略可以快速将无功功率阶跃到一个最大值，从而有效地抑制lcc-hvdc的换相失败。并且可以削弱母线电压和无功功率波动问题，有效提高系统故障恢复速度。对于严重的电压跌落，vsc的无功补偿能力达到极限，系统仍将经历二次换相失败故障。然而，基于无功功率钳位控制策略可以提高系统功率恢复速度，改善系统的恢复特性。

技术特征：

1.一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据检测的交流换流母线电压计算lcc连接的交流换流母线电压压降的公式如下：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制的依据公式如下：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将vsc的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制的延迟时间设置为2ms。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述熄弧角的计算公式如下：

7.一种抑制受端为lcc-vsc混合直流换相失败的装置，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-6任一所述的方法。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

技术总结
本发明公开了一种抑制受端为LCC‑VSC混合直流换相失败的方法及装置。其中，方法包括：当受端交流电网发生短路故障或电网电压跌落时，根据检测的交流换流母线电压计算LCC连接的交流换流母线电压压降；在交流换流母线电压压降大于预先设置的电压压差阈值的情况下，将VSC的无功功率控制模式切换到无功功率钳位控制；在交流换流母线电压压降小于等于电压压差阈值的情况下，VSC的无功功率控制模式保持不变。

技术研发人员：于琳琳,王志伟,贾鹏,唐晓骏,司瑞华,谢岩,郝元钊,李立新,毛玉宾,蒋小亮,郭长辉,霍启迪,程昱明,李甜甜,秦军伟,田春笋,朱劭璇,张丽华,邵红博,晏昕童,王传捷,谷青发
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14