CN107783519A - 一种换流阀控制保护***架构 - Google Patents

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卢宇
董云龙
李钢
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Abstract

本发明提供一种换流阀控制保护***架构，取消换流阀控制保护***的换流器级控制单元对应的层级，与换流器控制保护***配合实现换流阀控制保护***的所有功能，并实现延时的最小化，提高柔性直流***的稳定裕度，提高换流阀的安全裕度。

Description

一种换流阀控制保护***架构
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种换流阀控制保护***架构。
背景技术
柔性直流采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制有功功率和无功功率，从而提高交流***的稳定性，抑制交流***频率和电压的波动，提高并网交流***的稳态性能。换流器是柔性直流技术的核心装备，模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)因其具有模块化设计、开关频率低、谐波性能好等优点而成为当前柔性直流工程的首选方案。
换流阀控制保护***是换流器控制保护***和换流阀的纽带，接受换流器控制保护***的指令并经过调制后得到各桥臂每个子模块的控制命令，这里称为下行通信；同时采集换流阀每个子模块的状态并汇总后向换流器控制保护***上送换流阀状态，这里称为上行通信。从控制角度讲，上下行通讯的延时越长，整个控制***的稳定裕度越低；从保护角度讲，上下行通讯的延时越长，换流阀过流和过压保护的灵敏度越低，换流阀的安全裕度越小。该延时与换流阀控制保护***的架构密切相关，因此应该尽可能的减小该延时。
与此同时，随着工业的发展和城市化进程，土地作为稀缺资源得到越来越多人的认可，目前直流及电力电子相关工程中，土地成为制约其发展的一个关键因素。同时，柔性直流输电应用领域由输电向配电、海上平台、城市多端供电等应用场景扩展，上述应用场景柔性直流容量一般较小，但对占地面积有严格的限制，因此，为适应柔直紧凑化发展趋势，换流阀控制保护***往紧凑型方向发展成为了一种趋势。
静止无功发生器的换流阀控制保护***的发展趋势与柔性直流换流阀控制保护***的发展趋势一致。
目前常见的换流阀控制保护***架构都至少包含两层，如图4所示，即每个换流器配置一个换流器级控制单元和多个桥臂级控制单元，其中换流器级控制单元负责换流器各个桥臂之间的协调，桥臂级控制单元负责对应桥臂内部的协调。这个架构不符合换流阀控制保护***的发展趋势，其延时相对单层架构的延时较长，每个换流器配置多个桥臂级控制单元占地面积较大。
为适应换流阀控制保护***的发展趋势，有必要寻找一种换流阀控制保护***架构，减少换流阀控制保护***的层级，减少装置数量，从而实现延时和体积的最小化，提高换流器的稳定裕度和安全裕度，提高换流器的功率密度。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种换流阀控制保护***架构，减少换流阀控制保护***的层级，减少装置数量，从而实现延时和体积的最小化。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种换流阀控制保护***架构，每个换流器包含A个桥臂，每个桥臂B个子模块，每台阀控装置控制C个桥臂，每台阀控装置的每个桥臂最多D个子模块，将每个换流器的A个桥臂分为F组，将每个桥臂的B个子模块分为G组，一个换流器的换流阀控制保护***包含E台阀控装置，E等于F乘以G。各阀控装置对上接受换流器控制保护***的控制指令并向换流器控制保护***返回对应子模块的状态，对下控制C个桥臂的所有子模块或者部分子模块，各阀控装置独立运行。
上述C为大于等于1并且小于等于A的整数。
上述F为大于等于A除以C所得商的整数。
上述G为大于等于B除以D所得商的整数。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
(1)提高换流器的稳定裕度；
(2)提高换流器的安全裕度；
(3)提高换流器的功率密度。
附图说明
图1是换流阀控制保护***单层级架构；
图2是换流阀控制保护***单层级架构实例一；
图3是换流阀控制保护***单层级架构实例二；
图4是换流阀控制保护***双层级架构。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种换流阀控制保护***架构，每个换流器包含A个桥臂，每个桥臂B个子模块，每台阀控装置控制C个桥臂，每台阀控装置的每个桥臂最多D个子模块，将每个换流器的A个桥臂分为F组，将每个桥臂的B个子模块分为G组，一个换流器的换流阀控制保护***包含E台阀控装置，E等于F乘以G。各阀控装置对上接受换流器控制保护***的控制指令并向换流器控制保护***返回对应子模块的状态，对下控制C个桥臂的所有子模块或者部分子模块，各阀控装置独立运行。上述C为大于等于1并且小于等于A的整数。上述F位大于等于A除以C所得商的整数。上述G位大于等于B除以D所得商的整数。
例如，柔性直流每个换流器6(A)个桥臂，当每个桥臂250(B)个子模块时，如果每台阀控装置最多可以控制240(C乘以D)个子模块，那么每台阀控装置控制1(C)个桥臂，将每个换流器的6个桥臂分为6(F)组，每组对应1个桥臂，将每个桥臂的250(B)个子模块分为2(G)组，每个换流器的换流阀控制保护***包含12(E)台阀控装置，如图2所示，各阀控装置对上接受换流器控制保护***的控制指令并向换流器控制保护***返回对应子模块的状态，对下控制1个桥臂的部分子模块，各阀控装置并列运行，这样的换流阀控制保护***相对图4所示的目前常见的换流阀控制保护***少了一个层级，缩短了上下行通讯延时，同时减少了装置数量，较小了占地。
例如，柔性直流每个换流器6(A)个桥臂，当每个桥臂20(B)个子模块时，如果每台阀控装置最多可以控制240(C乘以D)个子模块，那么每台阀控装置控制6(C)个桥臂，将每个换流器的6个桥臂分为1(F)组，每组对应6个桥臂，将每个桥臂的20(B)个子模块分为1(G)组，每个换流器的换流阀控制保护***包含1(E)台阀控装置，如图3所示，各阀控装置对上接受换流器控制保护***的控制指令并向换流器控制保护***返回对应子模块的状态，对下控制6个桥臂的部分子模块，这样的换流阀控制保护***相对图4所示的目前常见的换流阀控制保护***少了一个层级，缩短了上下行通讯延时，同时减少了装置数量，较小了占地。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种换流阀控制保护***架构，包括换流器和阀控装置，每个换流器包含A个桥臂，每个桥臂包含B个子模块，其特征在于：每台阀控装置控制C个桥臂，每台阀控装置的每个桥臂包含D个子模块，将每个换流器的A个桥臂分为F组，将每个桥臂的B个子模块分为G组，一个换流器的换流阀控制保护***包含E台阀控装置，E的数值等于F乘以G；所述阀控装置对上接受换流器控制保护***的控制指令并向换流器控制保护***返回对应子模块的状态，对下控制C个桥臂的所有子模块或者部分子模块，各阀控装置独立运行。
2.如权利要求1所述的一种换流阀控制保护***架构，其特征在于：所述数值C为大于等于1并且小于等于A的整数。
3.如权利要求1所述的一种换流阀控制保护***架构，其特征在于：所述数值F为大于等于A除以C所得商的整数。
4.如权利要求1所述的一种换流阀控制保护***架构，其特征在于：所述数值G为大于等于B除以D所得商的整数。
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