一种混合背靠背直流输电装置及故障处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合背靠背直流输电装置及故障处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采集直流输电装置的直流电压、直流电流、电压源型换流器所连接交流电网的交流电压以及电压源型换流器子模块电容电压；步骤2、依据步骤1采集的模拟量判别直流输电装置是否发生故障；步骤3、若发生故障，则改变电流源型换流器输送的功率，同时改变电压源型换流器产生的直流电压和/或输出的交流电流。本发明专利技术能够有效处理直流输电装置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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合背靠背直流输电装置及故障处理方法，尤其涉及一种应用在至少一端为电流源型换流器，一端为电压源型换流器组成的直流输电装置及故障处理方法。
技术介绍
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。本专利技术涉及的直流输电装置一端为基于晶闸管器件的电流源型换流器，一端为基于全控型电力电子器件的电压源型换流器，其拓扑结构如图1所示，该直流输电装置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中的直流输电装置，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装置，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装置，在逆变侧所连接的交流电网发生故障时，直流装置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，其通过快速的减小直流侧有功功率参考值来保持直流侧的电压在可控范围内，不至于过高。但此种方法对于图1中的直流输电装置并不适用，图1所示直流输电装置的整流侧是电流源型换流器，其功率电流调节器的速度比柔性直流输电装置的慢的多，通过减小直流侧有功功率参考值并不能及时的阻止直流电压的进一步升高，直流侧的电压仍然会大幅超过可接受范围。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种混合背靠背直流输电装置及故障处理方法，能够有效处理混合背靠背直流输电装置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。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种混合背靠背直流输电装置，包括直流输电装置，所述直流输电装置包括用于连接送端交流电网的电流源型换流器和用于连接受端交流电网的电压源型换流器，电流源型换流器和电压源型换流器位于同一换流站内；其特征在于，还包括故障处理装置，所述故障处理装置包括采集单元、故障判别单元、有功功率电流控制单元和直流电压控制单元，其中：所述采集单元用于采集直流输电装置的直流电压、直流电流、电压源型换流器所连接交流电网的交流电压以及电压源型换流器子模块电容电压；所述故障判别单元用于依据采集单元所采集的相关模拟量的状态进而判断直流输电装置是否发生故障；所述有功功率电流控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电流源型换流器输出的功率及电压源型换流器输出的交流电流；所述直流电压控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电压源型换流器产生的直流电压。优选，当故障判别单元判断直流输电装置发生故障时：有功功率电流控制单元控制电流源型换流器通过增大触发角或依据测量的直流电压值改变直流功率/电流指令的一种或组合来改变输送的功率。优选，当故障判别单元判断直流输电装置发生故障时：电压源型换流器产生的直流电压和/或输出的交流电流发生改变，具体的改变为：有功功率电流控制单元控制电压源型换流器依据实测的交流母线电压的有效值动态改变交流电流指令来改变输出的交流电流；直流电压控制单元控制电压源型换流器依据实测的子模块电容电压动态改变子模块的投切个数来改变产生的直流电压。优选，所述故障判别单元在故障发生后依据采集单元采集的相关模拟量进一步判断故障是否消失。优选，当故障消失时，有功功率电流控制单元和直流电压控制单元控制电流源型换流器输送的功率恢复至故障前的功率、电压源型换流器产生的直流电压及输出的交流电流恢复至故障前的水平。一种混合背靠背直流输电装置的故障处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采集直流输电装置的直流电压、直流电流、电压源型换流器所连接交流电网的交流电压以及电压源型换流器子模块电容电压；步骤2、依据步骤1采集的模拟量判别直流输电装置是否发生故障；步骤3、若发生故障，则改变电流源型换流器输送的功率，同时改变电压源型换流器产生的直流电压和/或输出的交流电流。优选，当故障消失时，则电流源型换流器输送的功率恢复至故障前的功率、电压源型换流器产生的直流电压及输出的交流电流恢复至故障前的水平。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术能够有效处理混合背靠背直流输电装置中电压源型换流器端的交流故障，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。2)本专利技术能够有效处理混合背靠背直流输电装置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，可以在故障期间有效的保持直流侧电压在可控范围内。3)本专利技术结构简单，操作方便，可以在逆变侧电压源型换流器所连接的交流电网发生故障时，有效防止直流电压的升高，保持直流侧电压在可控范围内，从而有效的穿越交流故障。附图说明图1是本专利技术一种直流输电装置的结构示意图；图2是本专利技术故障处理装置的结构框图；图3是本专利技术一种混合背靠背直流输电装置的故障处理方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。一种混合背靠背直流输电装置，包括直流输电装置和故障处理装置，其中，直流输电装置如图1所示，包括用于连接送端交流电网的基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合背靠背直流输电装置，包括直流输电装置，所述直流输电装置包括用于连接送端交流电网的电流源型换流器和用于连接受端交流电网的电压源型换流器，电流源型换流器和电压源型换流器位于同一换流站内；其特征在于，还包括故障处理装置，所述故障处理装置包括采集单元、故障判别单元、有功功率电流控制单元和直流电压控制单元，其中：所述采集单元用于采集直流输电装置的直流电压、直流电流、电压源型换流器所连接交流电网的交流电压以及电压源型换流器子模块电容电压；所述故障判别单元用于依据采集单元所采集的相关模拟量的状态进而判断直流输电装置是否发生故障；所述有功功率电流控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电流源型换流器输出的功率及电压源型换流器输出的交流电流；所述直流电压控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电压源型换流器产生的直流电压。

【技术特征摘要】
1.一种混合背靠背直流输电装置，包括直流输电装置，所述直流输电装置包括
用于连接送端交流电网的电流源型换流器和用于连接受端交流电网的电压源型
换流器，电流源型换流器和电压源型换流器位于同一换流站内；
其特征在于，还包括故障处理装置，所述故障处理装置包括采集单元、故障
判别单元、有功功率电流控制单元和直流电压控制单元，其中：
所述采集单元用于采集直流输电装置的直流电压、直流电流、电压源型换流
器所连接交流电网的交流电压以及电压源型换流器子模块电容电压；
所述故障判别单元用于依据采集单元所采集的相关模拟量的状态进而判断
直流输电装置是否发生故障；
所述有功功率电流控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电流源
型换流器输出的功率及电压源型换流器输出的交流电流；
所述直流电压控制单元用于根据故障判别单元的判别结果控制电压源型换
流器产生的直流电压。
2.根据权利要求1所述的一种混合背靠背直流输电装置，其特征在于，当故障
判别单元判断直流输电装置发生故障时：有功功率电流控制单元控制电流源型
换流器通过增大触发角或依据测量的直流电压值改变直流功率/电流指令的一
种或组合来改变输送的功率。
3.根据权利要求1所述的一种混合背靠背直流输电装置，其特征在于，当故障
判别单元判断直流输电装置发生故障时：电压源型换流器产生的直流电压和/或
输出的交流电流发生改变。
4.根据权利要求3所述的一种混合背靠背直流输电装置，其特征在于，电压源

\t型换流器产生的直流电压和/或输出的交流电流具体的改变为：
有功功率电流控制单元控制电压源型换流器依据实测的交流母线电压的有
效值动态改变交流电流指令来改变输出的交流电流；
直流电压控制单元控制电压源型换流器依据实测的子模块电容电压动态改
变子模块的投切个数来改变产生的直流电压。
5.根据权利要求2或4所述的一种混合背靠背直流输电装置，其特征在于，所
述故障判别单元在故障发生后依据采集单元采集的相关模拟量进一步判断故障
是否消失。
6.根据权利要求5所述的一种混合背靠背直流输电装置，其特征在于：
当下述条件至少其中之一满足时，故障判别单元判别直流输电装置发生故障：
1)直流电压大于第一电压定值，且持续时间超过第一检测时间定值；
2)直流电流小于第一电流定值，且持续时间超过第二检测时间定值；
3)直流电压的绝对值的变化速率大于第一速率定值，且持续时间超过第三
检测时间定值；
4)直流电流的绝对值的变化速率大于第二速率定值，且持续时间超过第四
检测时间定值；
5)电压源型换流器所连接交流电网的交流电压的有效值小于第二电压定值，
且持续时间超过第五检测时间定值；
当下述条件至少其中之一满足时，故障判别单元判别直流输电装置故障消
失：
a)直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文强，王永平，汪楠楠，柏传军，胡兆庆，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32