南澳多端柔性直流工程阀控装置的保护及控制策略的研究

李洁 吴子帆 黄烜 张安琪 周培钰 黄力

【摘 要】论述了换流阀控制保护系统的构成和功能，结合南澳多端柔性直流输电工程的特点，对换流阀控制保护系统的电容电压平衡、环流抑制和保护策略进行分析研究。本文提出的换流阀控制保护策略对实际工程应用具有重要意义。

【关键词】换流阀；控制保护系统；环流抑制；电容电压均衡；策略

1 前言

世界第一条多端柔性直流输电工程于2013年底在广东省汕头市南澳县投入运行（以下称为：“南澳多端柔性直流输电工程”），该工程采用电压源换流器（voltage source converter，VSC）和脉宽调制技术（pulse width modulation，PWM）进行直流输电，并可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，极大地增强了输电的灵活性，非常适合应用于孤岛供电、分布式电源并网、大型风电场并网等领域[1-2]。如图1所示，南澳多端柔性直流输电系统由±160kV塑城换流站、±160kV金牛换流站和±160kV青澳换流站组成，其中金牛换流站和青澳换流站在海岛上，塑城换流站在大陆侧。海岛上的风能通过金牛换流站和青澳换流站输送到塑城换流站后供给大陆用户。

换流阀控制保护系统是换流站内重要控制设备，具有触发换流器阀塔内功率模块、对电容电压的进行均衡控制与监测，以及抑制换流器内部环流等功能。同时，换流阀控制保护系统也负责实现功率模块与控制保护系统的通讯和数据交换[3]。因此，研究换流阀控制保护策略显得尤为重要。

同时，研究换流阀控制保护的系统结构，控制保护功能的实现方法，故障特性和保护配置等内容对后续的工程设计，现场调试及运行维护都具有重要意义。……