模塊化多電平換流器過電壓保護方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統柔性直流輸電技術領域，具體涉及模塊化多電平換流器過電 壓保護方法及相應的保護裝置。
【背景技術】
[0002] 柔性直流輸電采用電壓源型換流器，可以獨立、快速控制系統的有功功率和無功 功率，從而提高系統的穩定性，抑制系統頻率和電壓的波動，提高并網交流系統的穩態性 能。
[0003] 對于實際運行的柔性直流輸電工程，過電壓是換流閥的重大威脅，閥組的可關斷 器件、電容器過電壓能力有限。微秒級的過電壓就可能導致可關斷器件的損壞。換流閥過 電壓保護功能包括子模塊過電壓保護功能和閥組過電壓保護功能。子模塊的過電壓保護功 能，希望在盡可能低的電壓下啟動子模塊旁路功能，避免對系統造成影響。閥組的過電壓保 護功能則通過盡可能地在系統過電壓的情況下，提高閥組的過電壓耐受能力來實現。
[0004] 柔性直流輸電設備正常運行時，一個閥臂的所有子模塊的電容電壓基本一致，當 一個子模塊判斷自身過電壓而旁路的時候，其承擔的電壓將均攤到閥臂其他子模塊上，有 可能導致更多子模塊旁路，從而陷入子模塊依次旁路的惡性循環，甚至導致雙極短路。
[0005] 因而，有必要尋找模塊化多電平換流器過電壓保護方法和相應裝置，判斷區別單 個子模塊過電壓和閥臂系統性過電壓，從而能夠使換流器過電壓保護快速、準確的動作，保 證柔性直流輸電系統的穩定安全運行。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于針對現有技術不足，提供模塊化多電平換流器過電壓保護方 法及相應的保護裝置，判斷區別單個子模塊過電壓和閥臂系統性過電壓，從而能夠使換流 器過電壓保護快速、準確的動作，保證柔性直流輸電系統的穩定安全運行。
[0007] 為了達成上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0008] -種模塊化多電平換流器過電壓保護方法，其特征在于，檢測換流器閥組單個子 模塊的電容電壓，并檢測單個子模塊所屬閥臂的電壓和或者閥臂的子模塊平均電容電壓； 當單個子模塊的電容電壓大于一定值V ap，而閥臂的電壓和小于一定值Vm或者閥臂的子模 塊平均電容電壓小于一定值Vav時，則判斷單個子模塊過壓而單個子模塊所屬閥臂未出現 系統性過壓，此時觸發過壓子模塊的旁路命令，旁路過壓子模塊；當閥臂的電壓和大于一定 值V m或者閥臂的子模塊平均電容電壓大于一定值Vav時，則判斷閥臂出現系統性過壓，此 時，觸發換流閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳閘。
[0009] 上述方案中，所述的定值Vav < Vap，且Vav、Vap均大于子模塊的額定電容電壓Vn_， 即 Vn。? < Vav < Vap，其中 Vn。? = Ipu，Ipu < Vav < Vap < IOpu0
[0010] 上述方案中，所述的閥臂子模塊平均電容電壓由閥臂的電壓和除以該閥臂未旁路 的子模塊個數得到。 toon] 另外，本發明還提供一種模塊化多電平換流器模塊過電壓保護方法，其特征在于， 檢測換流器閥組單個子模塊的電容電壓，并檢測單個子模塊所屬閥臂的電壓和或者閥臂的 子模塊平均電容電壓，當單個子模塊的電容電壓大于一定值V ap，而閥臂的電壓和小于一定 值匕#或者閥臂的子模塊平均電容電壓小于一定值Vav時，則判斷單個子模塊過壓而單個 子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓，若此時已旁路的子模塊個數加上該過壓子模塊，未超 過冗余模塊個數，則觸發過壓子模塊的旁路命令，旁路過壓子模塊，若此時已旁路的子模塊 個數加上該過壓子模塊，超過冗余模塊個數，則觸發換流閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳 閘；
[0012] 當閥臂的電壓和大于一定值或者閥臂的子模塊平均電容電壓大于一定值Vav 時，則判斷閥臂出現系統性過壓，若電容電壓大于保護定值Vav的子模塊個數超過子模塊冗 余個數時，觸發換流閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳閘，若電容電壓大于V av的子模塊個 數未超過子模塊冗余個數時，保持換流閥原有運行狀態。
[0013] 另外，本發明提供一種模塊化多電平換流器過電壓保護裝置，其特征在于，裝置包 含電壓檢測單元、判斷單元以及命令單元。
[0014] 其中所述電壓檢測單元用于檢測換流器閥組單個子模塊的電容電壓，并檢測單個 子模塊所屬閥臂的電壓和或者閥臂的子模塊平均電容電壓；
[0015] 所述判斷單元用于接收所述電壓檢測單元的檢測結果，當所檢測到的當單個子模 塊的電容電壓大于一定值Vap，而閥臂的電壓和小于一定值Vmi或者閥臂的子模塊平均電容 電壓小于一定值V av時，則判斷單個子模塊過壓、單個子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓； 當閥臂的電壓和大于一定值^或者閥臂的子模塊平均電容電壓大于一定值V av時，則判斷 閥臂出現系統性過壓；
[0016] 所述命令單元用于接收所述判斷單元的判斷結果，當判斷結果為單個子模塊過 壓、單個子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓時，所述命令單元觸發過壓子模塊的旁路命令， 旁路過壓子模塊；當判斷結果為閥臂出現系統性過壓時，所述命令單元觸發換流閥閉鎖命 令，閉鎖整個換流閥并跳閘。
[0017] 另外，本發明還提供一種模塊化多電平換流器模塊過電壓保護裝置，其特征在于， 裝置包含電壓檢測單元、判斷單元和命令單元；
[0018] 其中所述電壓檢測單元用于檢測換流器閥組單個子模塊的電容電壓、并檢測單個 子模塊所屬閥臂的電壓和或者閥臂的子模塊平均電容電壓；
[0019] 所述判斷單元用于接收所述電壓檢測單元的檢測結果，所檢測到的當單個子模塊 的電容電壓大于一定值Vap，而閥臂的電壓和小于一定值％&·^或者閥臂的子模塊平均電容電 壓小于一定值V av時，則判斷單個子模塊過壓、單個子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓；當 閥臂的電壓和大于一定值1_1或者閥臂的子模塊平均電容電壓大于一定值V av時，則判斷 閥臂出現系統性過壓；
[0020] 所述命令單元用于接收所述判斷單元的判斷結果，當判斷結果為單個子模塊過 壓、單個子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓時，若此時已旁路的子模塊個數加上該過壓子 模塊，未超過冗余模塊個數，則所述命令單元觸發過壓子模塊的旁路命令，旁路過壓子模 塊；若此時已旁路的子模塊個數加上該過壓子模塊，超過冗余模塊個數，則所述命令單元觸 發換流閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳閘；當所述判斷結果為閥臂出現系統性過壓時，若 電容電壓大于保護定值Vav的子模塊個數超過子模塊冗余個數時，則所述命令單元觸發換 流閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳閘，若電容電壓大于保護定值V av的子模塊個數未超過 子模塊冗余個數時，則保持換流閥原有運行狀態。
[0021] 采用上述方案后，本發明的有益效果為：
[0022] (1)本發明提供的模塊化多電平換流器過電壓保護方法及裝置，可以正確判斷區 分子模塊過電壓和閥臂系統性過電壓；可以使換流器過電壓保護快速、準確的動作，避免陷 入子模塊依次旁路的惡性循環，保證柔性直流輸電系統的穩定安全運行。
[0023] (2)本發明提供的加冗余模塊判斷的模塊化多電平換流器過電壓保護方法及裝 置，可以正確判斷區分子模塊過電壓和閥臂系統性過電壓；可以使換流器過電壓保護快速、 準確的動作，避免陷入子模塊依次旁路的惡性循環，保證柔性直流輸電系統的穩定安全運 行。
【附圖說明】
[0024] 圖1單站模塊化多電平換流器示意圖；
[0025] 圖2模塊化多電平換流器過電壓保護動作示意圖；
[0026] 圖3加冗余模塊判斷的模塊化多電平換流器過電壓保護動作示意圖
【具體實施方式】
[0027] 以下將結合附圖及具體實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0028] 本發明提供的模塊化多電平換流器過電壓保護方法，通過檢測換流器單個子模塊 的電壓及子模塊所屬閥臂的電壓和或閥臂子模塊平均電容電壓，判斷是整個閥臂的系統性 過壓還是單個子模塊過電壓，從而確定模塊化多電平換流器過電壓保護如何動作。
[0029] 按照本發明中的權利要求1所述方法，對圖1所示的模塊化多電平換流器的過電 壓保護進行說明，如圖2所示：
[0030] (1)檢測單個子模塊的電壓為Vni，子模塊所屬閥臂的電壓和為仏^.或者閥臂子模 塊平均電容電壓為V av ;
[0031] (2)設定子模塊過壓旁路定值為Vap，設定閥臂平均電壓過壓定值為Vav ;
[0032] (3)當單個子模塊的電壓Vni > Vap，且閥臂平均電壓Vav < Vav，<1^時，判 斷為單個子模塊過壓、單個子模塊所屬閥臂未出現系統性過壓，則觸發過壓子模塊的旁路 命令，旁路過壓子模塊。
[0033] (4)當閥臂平均電壓vav>Vav或者判斷為閥臂系統性過壓，觸發換流 閥閉鎖命令，閉鎖整個換流閥并跳閘。
[0034] 按照本發明中的權利要求4所述方法，對圖1所示的模塊化多電平換流器的過電 壓保護進行說明，如圖3所示：
[0035] (1)檢測單個子模