一种半桥MMC故障电流抑制方法及系统与流程

一种半桥mmc故障电流抑制方法及系统
技术领域
1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种半桥mmc故障电流抑制方法及系统。


背景技术：

2.直流配电网相比交流配电网，可实现分布式新能源、直流负荷、变频负荷的高效、灵活接入，显著提升配电侧运行控制的灵活性。相比交流电网故障，直流配电网阻尼小，故障电流上升速度快，并且由于直流无自然过零点，对直流配电网的保护技术提出了较高要求。
3.为保障直流配电网关键设备的安全性，抑制直流配电网故障电流的快速上升是必要手段。目前对于直流配电网故障电流抑制方法，主要局限于限流电抗器、超导限流器等一次限流设备，或者通过控制手段增加虚拟电阻降低故障电流两种手段。但是缺少针对半桥mmc换流站解锁闭锁前后故障特性的故障电流抑制方法，使得对半桥mmc短路故障电流抑制能力较差。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种半桥mmc故障电流抑制方法及系统，用于解决现有技术对半桥mmc短路故障电流抑制能力较差的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种半桥mmc故障电流抑制方法，所述方法包括：
6.获取待抑制的mmc换流站的基本参数，根据所述基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值；
7.在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据所述故障电流值选取限流电抗器对故障电流进行抑制，并根据mmc换流站的控制模式类型选取不同的虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制；
8.在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制。
9.可选地，所述虚拟阻抗控制包括：定电压控制方式和定功率控制方式。
10.可选地，所述定电压控制方式的虚拟阻抗电压计算公式为：
[0011][0012]
式中，im为电流测量值，zv为虚拟阻抗值，δuv为虚拟阻抗电压。
[0013]
可选地，所述定功率控制方式的虚拟阻抗功率计算公式为：
[0014][0015]
式中，im为电流测量值，zv为虚拟阻抗值，δpv为虚拟阻抗功率。
[0016]
可选地，所述通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器
的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制，具体包括：
[0017]
通过超导限流器对mmc桥臂续流电流进行限制，并基于续流电流计算公式计算限制后的故障电流；
[0018]
当限制后的故障电流小于直流断路器的最大开断能力时，通过直流断路器对故障电流进行抑制；
[0019]
其中，所述续流电流计算公式为：
[0020][0021]
式中，i
0_mmc
为mmc换流站闭锁时刻桥臂电流，l
bridge
为桥臂电感，r
l
为放电回路电阻值，r
sr
为超导限流器的失超电阻。
[0022]
本技术第二方面提供一种半桥mmc故障电流抑制系统，所述系统包括：
[0023]
获取模块，用于获取待抑制的mmc换流站的基本参数，根据所述基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值；
[0024]
第一抑制模块，用于在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据所述故障电流值选取限流电抗器对故障电流进行抑制，并根据mmc换流站的控制模式类型选取不同的虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制；
[0025]
第二抑制模块，用于在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制。
[0026]
可选地，所述虚拟阻抗控制包括：定电压控制方式和定功率控制方式。
[0027]
可选地，所述定电压控制方式的虚拟阻抗电压计算公式为：
[0028][0029]
式中，im为电流测量值，zv为虚拟阻抗值，δuv为虚拟阻抗电压。
[0030]
可选地，所述定功率控制方式的虚拟阻抗功率计算公式为：
[0031][0032]
式中，im为电流测量值，zv为虚拟阻抗值，δpv为虚拟阻抗功率。
[0033]
可选地，所述第二抑制模块，具体用于：
[0034]
在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对mmc桥臂续流电流进行限制，并基于续流电流计算公式计算限制后的故障电流；
[0035]
当限制后的故障电流小于直流断路器的最大开断能力时，通过直流断路器对故障电流进行抑制；
[0036]
其中，所述续流电流计算公式为：
[0037][0038]
式中，i
0_mmc
为mmc换流站闭锁时刻桥臂电流，l
bridge
为桥臂电感，r
l
为放电回路电阻值，r
sr
为超导限流器的失超电阻。
[0039]
从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
[0040]
本技术提供了一种半桥mmc故障电流抑制方法，包括：获取待抑制的mmc换流站的基本参数，根据基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值；在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据故障电流值选取限流电抗器对故障电流进行抑制，并根据mmc换流站的控制模式类型选取不同的虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制，其中，虚拟阻抗控制包括：定电压控制方式和定功率控制方式；在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制。与现有技术相比，本技术通过一次限流设备与二次控制策略结合，充分提升半桥mmc短路故障电流抑制能力。不仅适用于定有功功率的半桥mmc换流站，还适用于定电压控制的半桥mmc换流站，从而解决了现有技术对半桥mmc短路故障电流抑制能力较差的技术问题。
附图说明
[0041]
图1为本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制方法实施例的流程示意图；
[0042]
图2本技术实施例中提供的一种典型半桥mmc换流站的结构示意图；
[0043]
图3本技术实施例中提供的定电压控制mmc换流站虚拟阻抗控制的结构示意图；
[0044]
图4本技术实施例中提供的定有功率控制mmc换流站虚拟阻抗控制的结构示意图；
[0045]
图5为本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0046]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0047]
请参阅图1，本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制方法，包括：
[0048]
步骤101、获取待抑制的mmc换流站的基本参数，根据基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值；
[0049]
需要说明的是，首先应获取目标半桥mmc换流站的基本情况，包括额定直流电压、桥臂子模块数量、mmc子模块电容值、桥臂电抗器电感值、联接变压器电感值、pi控制参数、直流电压控制值、有功功率控制值。对于如图2所示的半桥mmc换流站，主要的限流一次设备包括限流电抗器、超导限流器和直流断路器。直流侧基本二次控制策略包括定直流电压控制、定有功功率控制。
[0050]
由于极短路故障发生后，mmc换流站闭锁前，短路故障电流快速上升，故障电流分量包括子模块电容放电电流、交流侧馈入电流。此时采用限流电抗器可对故障电流上升速率进行有效降低。因此根据基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值。
[0051]
闭锁前故障电流计算公式为：
[0052][0053]
其中，τ1为mmc电容放电电流衰减时间常数，u
dc
为故障前直流电压，c0为子模块电容值，n为桥臂子模块数量，l
bridge
为桥臂电抗器电感值，lr为限流电抗器电感值，ω为放电电流震荡角频率，i0为故障前瞬间mmc输出直流电流。
[0054]
步骤102、在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据故障电流值选取限流电抗器对故障电流进行抑制，并根据mmc换流站的控制模式类型选取不同的虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制；
[0055]
需要说明的是，在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据步骤101计算得到故障电流值选取合适的限流电抗器，对故障电流上升速率进行有效降低。
[0056]
在采用限流电抗器的同时，可采用虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制，根据换流站控制模式的不同，有如下两种控制方式：
[0057]
(1)如图3所示，定电压控制mmc换流站。
[0058]
图3中u
ref
为参考电压，i
ref
为参考电流，i
dc
为电流实际值，um为电压测量值，im为电流测量值，zv为虚拟阻抗值，δuv为虚拟阻抗电压，满足
[0059]
(2)如图4所示，定功率控制mmc换流站。
[0060]
图4中，p
ref
为参考有功功率，pm为功率测量值，δpv为虚拟阻抗功率，满足
[0061]
步骤103、在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制。
[0062]
具体的，在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对mmc桥臂续流电流进行限制，并基于续流电流计算公式计算限制后的故障电流；当限制后的故障电流小于直流断路器的最大开断能力时，通过直流断路器对故障电流进行抑制。
[0063]
需要说明的是，对于半桥mmc换流站，换流站闭锁后仍会有交流侧馈入电流和桥臂续流电流导致直流故障无法隔离。此时由于换流阀闭锁，无法进行虚拟阻抗控制，主要依靠超导限流器和直流断路器相配合，实现故障电流抑制与故障切除。超导限流器主要考虑限制桥臂续流电流，其计算公式为：
[0064][0065]
其中，i
0_mmc
为换流站闭锁时刻桥臂电流，l
bridge
为桥臂电感，r
l
为放电回路电阻值，r
sr
为超导限流器失超电阻。
[0066]
在故障电流限制到直流断路器最大开断能力之下后，即i
mmc_bridge
＜i
k0
，即可由直流断路器完成故障切除；其中i
k0
为直流断路器最大开断电流。
[0067]
本实施例提供的一种半桥mmc故障电流抑制方法，通过一次限流设备与二次控制策略结合，充分提升半桥mmc短路故障电流抑制能力。不仅适用于定有功功率的半桥mmc换
流站，还适用于定电压控制的半桥mmc换流站，从而解决了现有技术对半桥mmc短路故障电流抑制能力较差的技术问题。
[0068]
以上为本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制方法的实施例，以下为本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制系统的实施例。
[0069]
请参阅图5，本技术实施例中提供的一种半桥mmc故障电流抑制系统，包括：
[0070]
获取模块201，用于获取待抑制的mmc换流站的基本参数，根据基本参数计算mmc换流站闭锁前的故障电流值；
[0071]
第一抑制模块202，用于在mmc换流站发生故障后且闭锁前，根据故障电流值选取限流电抗器对故障电流进行抑制，并根据mmc换流站的控制模式类型选取不同的虚拟阻抗控制对故障电流进行抑制；
[0072]
第二抑制模块203，用于在mmc换流站闭锁后，通过超导限流器对故障电流进行限制直至故障电流小于直流断路器的最大开断能力后，通过直流断路器对故障电流进行抑制。
[0073]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0074]
本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0075]
应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0076]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0077]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0078]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0079]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0080]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。