[發(fā)明專(zhuān)利]用于多端HVDC電網(wǎng)的瞬態(tài)保護(hù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480080200.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106663933B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.布盧格;G.埃布納;L.尚-耶格;K.特倫克;K.沃爾弗林杰;M.澤勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02H3/087
• 分類(lèi)號(hào): H02H3/087;H02H3/24;H02H3/32;H02H7/125;H02H7/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明公開(kāi)了用于提供多端HVDC電網(wǎng)的防故障保護(hù)的方法和裝置。方法包括如下步驟：測(cè)量具有極性和值的DC位移電壓Ud的步驟，通過(guò)將DC位移電壓Ud與閾值位移電壓Ut進(jìn)行比較確定是否存在短路故障的步驟，和基于DC位移電壓Ud的極性和值識(shí)別故障類(lèi)型的步驟。所公開(kāi)的裝置包括：具有正極和負(fù)極的換流器，DC開(kāi)關(guān)子站，將換流器和DC開(kāi)關(guān)子站連接的DC線，和瞬態(tài)故障檢測(cè)器。所述瞬態(tài)故障檢測(cè)器包括感測(cè)正極的正瞬態(tài)電壓Up的正電壓傳感器和感測(cè)負(fù)極的負(fù)瞬態(tài)電壓Un的負(fù)電壓傳感器，和適合于從正瞬態(tài)電壓Up和負(fù)瞬態(tài)電壓Un導(dǎo)出DC位移電壓Ud的控制單元。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于提供多端HVDC電網(wǎng)的防故障瞬態(tài)保護(hù)的方法和裝置。

背景技術(shù)

HVDC輸電廣泛地用于長(zhǎng)距離輸送高功率而無(wú)任何明顯的損失，從而使得HVDC是優(yōu)于AC輸電的長(zhǎng)距離電力輸送的優(yōu)選模式，例如超過(guò)100km。在一般的應(yīng)用中，HVDC與AC相比，每個(gè)導(dǎo)體可攜帶更多的電力，因?yàn)閷?duì)于給定的額定功率，DC線中的恒定的電壓低于AC線中的峰值電壓。電纜的電容的充放電所要求的電流在電纜攜帶AC時(shí)導(dǎo)致另外的功率損失，而這對(duì)于DC輸電具有最小的影響。使用HVDC電網(wǎng)也節(jié)約了成本，因?yàn)閷?duì)于HVDC輸電僅要求一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)體，而對(duì)于AC輸電需要三個(gè)導(dǎo)體。甚至絕緣成本也可在HVDC輸電中得以節(jié)約。電纜中的介電功率損失在DC中小于AC中。因此，電纜的電流攜帶能力可明顯地提高。具有超過(guò)兩個(gè)端子的HVDC電網(wǎng)被稱(chēng)為多端HVDC電網(wǎng)且現(xiàn)在日益廣泛地使用。多端HVDC電網(wǎng)可通過(guò)提供數(shù)個(gè)替代的輸電路徑而非如在雙端HVDC的情況中自身限制到單獨(dú)的輸電路徑而提高電力輸送的可靠性。

然而，以現(xiàn)有的技術(shù)，整個(gè)HVDC電網(wǎng)由于在DC側(cè)的任何位置處的短路故障而受到影響。目前不存在已知用于在故障位置方面識(shí)別故障且選擇性地選擇不受到故障影響的DC線且繼續(xù)使用所述DC線的方法。

因此存在對(duì)于如下保護(hù)系統(tǒng)的急迫需求，即所述保護(hù)系統(tǒng)用于多端HVDC電網(wǎng)以用于識(shí)別短路故障且用于在故障期間多端HVDC電網(wǎng)的選擇性的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提供快速、可靠且穩(wěn)定的用于多端HVDC電網(wǎng)的防故障保護(hù)的方法，所述方法使得可在故障的情況中選擇電網(wǎng)的運(yùn)行從而因此避免大停電。

本發(fā)明的任務(wù)通過(guò)用于提供多端HVDC電網(wǎng)的防故障保護(hù)的方法和多端HVDC電網(wǎng)的防故障保護(hù)的裝置實(shí)現(xiàn)。HVDC電網(wǎng)包括換流器站、DC開(kāi)關(guān)子站和將換流器站和DC開(kāi)關(guān)子站連接的DC線。換流器站具有正極、負(fù)極和中性極。正極處于換流器的正端子處，負(fù)極處于換流器的負(fù)端子處，且中性極連接到大地或是浮動(dòng)中性極，因?yàn)镠VDC電網(wǎng)可接地或被絕緣。

所公開(kāi)的方法包括如下步驟：測(cè)量具有極性和值的DC位移電壓Ud，通過(guò)將DC位移電壓Ud與閾值位移電壓Ut進(jìn)行比較確定是否存在故障情況，和基于DC位移電壓Ud的極性和值識(shí)別故障類(lèi)型。

故障類(lèi)型可分為三類(lèi)故障類(lèi)型，即正極到中性極短路，負(fù)極到中性極短路，或正極到負(fù)極短路。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，DC位移電壓Ud從正極處測(cè)量的瞬態(tài)正極電壓Up和負(fù)極處測(cè)量的瞬態(tài)負(fù)極電壓Un計(jì)算。瞬態(tài)正極電壓Up和瞬態(tài)負(fù)極電壓Un是DC瞬態(tài)電壓，所述DC瞬態(tài)電壓直接通過(guò)DC電網(wǎng)的電壓變換器端子測(cè)量。DC位移電壓Ud計(jì)算為正瞬態(tài)電壓Up和負(fù)瞬態(tài)電壓Un的平均值，且可通過(guò)如下等式表達(dá)：

Ud＝(Up+Un)/2

有利地，閾值電壓Ut設(shè)定為高于在正常情況下最大DC位移電壓Ud的值。例如，閾值電壓Ut設(shè)定為比在正常情況下最大DC位移電壓Ud高10％。這可保證對(duì)于故障的正確的且仍早期的檢測(cè)，而對(duì)電壓的不明顯波動(dòng)不做出反應(yīng)。