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CN111711350A - 一种mmc换流阀运行可靠性提升方法 - Google Patents

一种mmc换流阀运行可靠性提升方法 Download PDF

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CN111711350A
CN111711350A CN202010498254.6A CN202010498254A CN111711350A CN 111711350 A CN111711350 A CN 111711350A CN 202010498254 A CN202010498254 A CN 202010498254A CN 111711350 A CN111711350 A CN 111711350A
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陆翌
周自强
陈骞
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Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种MMC换流阀运行可靠性提升方法，其采用相邻MMC子模块两两组队，子模块的晶闸管全部采用双向晶闸管；同一组队中，下子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连，下子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连；上子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连，上子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连；每个子模块的电源板卡与其他组队中的相邻子模块的电源板卡之间增加对接线，实现两个不同组队相邻子模块之间的电能互供。本发明能够有效避免因子模块旁路开关拒动或上行通讯故障等原因导致MMC换流阀闭锁，进而可有效提升MMC换流阀的运行可靠性；本发明是在原子模块基础上进行了简单的改造，工作量少，增加的改造成本低，有利于现有工程的改造。

Description

一种MMC换流阀运行可靠性提升方法
技术领域
本发明属于柔性直流输配电领域，具体地说是一种MMC换流阀运行可靠性提升方法。
背景技术
MMC换流阀的子模块冗余设计是其运行可靠性大大提升的关键。当某个子模块出现故障时，相应的旁路开关顺利合闸以实现该故障子模块的切除，进而保障剩余健全系统的正常运行。然而，在现有柔性直流实际运行过程中，有发生单个子模块旁路开关拒动、或单个子模块出现上行通讯故障等问题导致换流阀闭锁、退出运行的。从整个换流阀来讲，相当于单个子模块的故障，导致了换流阀闭锁，严重影响了柔性直流输电系统的运行可靠性，也在一定程度上未有效满足冗余设计所要达到的目的。
对于子模块而言，当其出现故障等情况需要旁路退出时，需要同时做到以下两点，便可确保换流阀继续正常工作：一是旁路开关成功合闸，二是直流控制系统接收到旁路开关合闸信号。若旁路开关合闸不成功（拒动），那么，该子模块将继续串接入桥臂，IGBT、电容等设备会面临过压等危险。若直流控制系统未能有效接收到相关信号，即使旁路开关已合闸，直流控制系统为保障整个系统的安全运行，同样会令整个换流阀闭锁。可见，为有效减少单个子模块内部故障导致的整个换流阀停运，有必要提出一种改进策略，切实提升冗余配置的优势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在尽量减少改造成本、不破坏子模块独立控制运行的前提下，采用子模块改造的方式，提供一种MMC换流阀运行可靠性提升方法，以解决当前柔直工程中子模块旁路失败而造成换流阀整体运行可靠性下降的问题。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种MMC换流阀运行可靠性提升方法，其采用相邻MMC子模块两两组队，子模块的晶闸管全部采用双向晶闸管；同一组队中，下子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连，下子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连；上子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连，上子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连；每个子模块的电源板卡与其他组队中的相邻子模块的电源板卡之间增加对接线，实现两个不同组队相邻子模块之间的电能互供；
相邻MMC子模块两两组队后，针对子模块遇到的各种工况，对应动作如下：
当子模块出现故障需要退出运行时，子模块封锁IGBT触发信号后，向旁路开关施加合闸命令，若旁路开关顺利合闸且直流控制系统收到相应反馈信息，该子模块旁路成功，旁路子模块个数未超过冗余个数情况下，换流阀继续正常运行；
若旁路开关合闸失败或是子模块上行通讯链路故障，此时，无论电源板卡故障、旁路开关驱动电路故障、旁路开关故障、旁路开关合闸命令通讯链路故障，该子模块以及与其组队的另一个子模块均下发触发双向晶闸管导通指令，所述的另一个子模块需先闭锁IGBT触发脉冲，组队的两个子模块均被可靠旁路。
两个子模块被双向晶闸管旁路后，子模块电容不再被充电，因此，随着时间的推移，两个子模块的电容电压会逐渐降低，直至不能满足正常供电要求。利用与其他组队中的相邻子模块的电源板卡增加对接线的措施，使得被双向晶闸管旁路的子模块通过向相邻未退出运行的子模块取电，保证双向晶闸管一直被触发导通，继而保证故障子模块持续保持旁路退出状态。
进一步地，所述MMC子模块的类型为半桥型子模块、全桥型子模块或钳位型双子模块。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
（1）本发明能够有效避免因子模块旁路开关拒动或上行通讯故障等原因导致MMC换流阀闭锁，进而可有效提升MMC换流阀的运行可靠性。
（2）本发明采用的方法对现有的半桥子模块、全桥子模块、钳位双子模块等拓扑均适用。
（3）本发明是在原子模块基础上进行了简单的改造，工作量少，增加的改造成本低，有利于现有工程的改造。
附图说明
图1为本发明子模块结构改造示意图；
图2为本发明子模块接线改造示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。
如图1所示，本发明在原先MMC子模块（本实施例以半桥子模块为例，实际上，全桥子模块、钳位双子模块等拓扑形式一样适用）的基础上，采用相邻子模块两两组队形式，对子模块进行改造，改造的地方共有三处：
一是，将子模块的单向晶闸管全部改为双向晶闸管，双向晶闸管具有双向电流导通能力；
二是，同一组队中，下子模块晶闸管的上端口改为与上子模块的上端线相连，下子模块晶闸管的下端口仍与下子模块的下端线相连；上子模块晶闸管的下端口改为与下子模块的下端线相连，上子模块晶闸管的上端口仍与上子模块的上端线相连，如图2所示。
三是，每个子模块的电源板卡与其他组队中的相邻子模块的电源板卡增加对接线，实现两个不同组队相邻子模块之间的电能互供，用于被旁路的子模块具有持续供电性。
子模块两两组队改造后，针对子模块遇到的各种工况，对应动作如下：
当子模块出现故障需要退出运行时，子模块封锁IGBT触发信号后，向旁路开关施加合闸命令，若旁路开关顺利合闸且直流控制系统收到合闸等相应反馈信息，该子模块旁路成功，旁路子模块个数未超过冗余个数情况下，换流阀可继续正常运行。
若旁路开关合闸失败或是子模块上行通讯链路故障，此时，无论电源板卡故障、旁路开关驱动电路故障、旁路开关故障、旁路开关合闸命令通讯链路故障，该子模块以及与其组队的另一个子模块均下发触发双向晶闸管导通指令（另一个子模块需先闭锁IGBT触发脉冲），两个组队的子模块均被可靠旁路。
两个子模块被双向晶闸管旁路后，子模块电容不再被充电，因此，随着时间的推移，两个子模块的电容电压会逐渐降低，直至不能满足正常供电要求。利用与其他组队中的相邻子模块的电源板卡增加对接线的措施，使得被双向晶闸管旁路的子模块通过向相邻未退出运行的子模块取电，保证双向晶闸管一直被触发导通，继而保证故障子模块持续保持旁路退出状态。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种MMC换流阀运行可靠性提升方法，其特征在于，采用相邻MMC子模块两两组队，子模块的晶闸管全部采用双向晶闸管；同一组队中，下子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连，下子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连；上子模块晶闸管的下端口与下子模块的下端线相连，上子模块晶闸管的上端口与上子模块的上端线相连；每个子模块的电源板卡与其他组队中的相邻子模块的电源板卡之间增加对接线，实现两个不同组队相邻子模块之间的电能互供；
相邻MMC子模块两两组队后，针对子模块遇到的各种工况，对应动作如下：
当子模块出现故障需要退出运行时，子模块封锁IGBT触发信号后，向旁路开关施加合闸命令，若旁路开关顺利合闸且直流控制系统收到相应反馈信息，该子模块旁路成功，旁路子模块个数未超过冗余个数情况下，换流阀继续正常运行；
若旁路开关合闸失败或是子模块上行通讯链路故障，此时，无论电源板卡故障、旁路开关驱动电路故障、旁路开关故障、旁路开关合闸命令通讯链路故障，该子模块以及与其组队的另一个子模块均下发触发双向晶闸管导通指令，所述的另一个子模块需先闭锁IGBT触发脉冲，组队的两个子模块均被可靠旁路。
2.根据权利要求1所述的一种MMC换流阀运行可靠性提升方法，其特征在于，所述MMC子模块的类型为半桥型子模块、全桥型子模块或钳位型双子模块。
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