[發(fā)明專利]一種具有直流潮流控制能力的組合式高壓直流斷路器及其控制策略

有效

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• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106953305B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐政;劉高任;肖晃慶;肖亮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種具有直流潮流控制能力的組合式高壓直流斷路器，其特征在于：包括一條故障斷流支路和多條日常通流支路；所述故障斷流支路包括主動短路式斷流開關(guān)和隔離開關(guān)，隔離開關(guān)的一端接在換流站的直流母線上，另一端與主動短路式斷流開關(guān)的高壓端相連，主動短路式斷流開關(guān)的低壓端接地；

所述日常通流支路包括超快速機械開關(guān)、負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以及輔助放電開關(guān)，超快速機械開關(guān)的一端接在所述直流母線上，另一端與負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)的一端相連，負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)的另一端與輔助放電開關(guān)的高壓端以及對應(yīng)直流輸電線路相連，輔助放電開關(guān)的低壓端接地；

所述負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)由至少一個全橋子模塊串聯(lián)而成，所述全橋子模塊由四個帶反并聯(lián)二極管的IGBT管T1～T4、一個子模塊電容、一個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT管T5和一個泄能電阻構(gòu)成；其中，IGBT管T1的發(fā)射極與IGBT管T2的集電極相連并作為子模塊面向超快速機械開關(guān)一側(cè)的連接端口，IGBT管T1的集電極與IGBT管T3的集電極、IGBT管T5的集電極以及子模塊電容的一端相連，IGBT管T2的發(fā)射極與IGBT管T4的發(fā)射極、泄能電阻的一端以及子模塊電容的另一端相連，IGBT管T3的發(fā)射極與IGBT管T4的集電極相連并作為子模塊面向輔助放電開關(guān)一側(cè)的連接端口，IGBT管T5的發(fā)射極與泄能電阻的另一端相連，IGBT管T1～T5的基極接外部驅(qū)動電路所提供的開關(guān)控制信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式高壓直流斷路器，其特征在于：所述主動短路式斷流開關(guān)由多個開關(guān)單元串聯(lián)而成，所述的開關(guān)單元由多個帶反并聯(lián)二極管的IGBT管串聯(lián)后與一個避雷器并聯(lián)構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式高壓直流斷路器，其特征在于：所述輔助放電開關(guān)由多個帶反并聯(lián)二極管的晶閘管串聯(lián)后與一個避雷器并聯(lián)構(gòu)成。

4.如權(quán)利要求1～3任一權(quán)利要求所述組合式高壓直流斷路器的控制方法，具體如下：

在故障處理模式下，超快速機械開關(guān)和隔離開關(guān)均閉合，此時使主動短路式斷流開關(guān)和輔助放電開關(guān)收到動作指令后立即導(dǎo)通，同時向負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)內(nèi)部各IGBT管發(fā)出閉鎖信號，待流經(jīng)負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)的電流下降為0后斷開超快速機械開關(guān)，進而使主動短路式斷流開關(guān)斷開；

在穩(wěn)態(tài)運行模式下，使負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以旁通運行方式動作，由于其內(nèi)部子模塊電容沒有串入直流輸電線路，因此直流電流大小不變；此時負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)內(nèi)部IGBT管的驅(qū)動電路由子模塊電容進行供電，由于能量被不斷消耗，電容電壓不斷下降；當(dāng)電容電壓小于設(shè)定的穩(wěn)態(tài)閾值下限時，則使負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以充電運行方式動作，利用直流電流為子模塊電容充電；當(dāng)電容電壓達到設(shè)定的穩(wěn)態(tài)閾值上限時，重新使負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以旁通運行方式動作；

在潮流控制模式下，當(dāng)|I_dc|-|I_dcref|大于ΔI時，則檢查對應(yīng)直流輸電線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)是否處于充電運行方式：若否，則使該負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以充電運行方式動作；若是，則進一步檢查同一直流母線其他直流輸電線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)是否有處于充電運行方式的：若有，則使該負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以旁通運行方式動作；若無，則無法對線路潮流進行調(diào)整；

在潮流控制模式下，當(dāng)|I_dcref|-|I_dc|大于ΔI時，則檢查對應(yīng)直流輸電線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)是否處于充電運行方式：若是，則使該負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以旁通運行方式動作；若否，則進一步檢查同一直流母線其他直流輸電線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)是否有處于充電運行方式的：若有，則無法對線路潮流進行調(diào)整；若無，則使該負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以充電運行方式動作；

在潮流控制模式下，當(dāng)|I_dc-I_dcref|小于等于ΔI時，則使對應(yīng)直流輸電線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)保持當(dāng)前運行狀態(tài)；其中：I_dc為任一直流輸電線路的直流電流，I_dcref為對應(yīng)直流輸電線路的直流電流參考值，ΔI為設(shè)定的電流波動閾值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于：在潮流控制模式下，若負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)處于充電運行方式且其內(nèi)部子模塊電容電壓達到穩(wěn)態(tài)閾值上限時，則使該負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)以泄能運行方式動作，防止電容電壓繼續(xù)上升。