[發(fā)明專利]一種混合式高壓直流斷路器的啟動(dòng)控制策略

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710833335.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN107482576B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐政;肖晃慶;徐雨哲;王世佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H3/087
• 分類號(hào): H02H3/087;H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發(fā)明公開了一種混合式高壓直流斷路器的啟動(dòng)控制策略，該控制策略通過合理的開關(guān)動(dòng)作時(shí)序，使混合式高壓直流斷路器平滑啟動(dòng)。由于負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)和主斷路器直接通過各自的子模塊電容取能，無需外部供電，避免了工程中難以解決的絕緣及耐壓?jiǎn)栴}，降低了設(shè)計(jì)、制造及施工難度，有利于該斷路器拓?fù)湓诟邏褐绷麟娋W(wǎng)中的應(yīng)用。同時(shí)，本發(fā)明混合式高壓直流斷路器啟動(dòng)過程平滑，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合式高壓直流斷路器的啟動(dòng)控制策略。

背景技術(shù)

為解決跨區(qū)域、大規(guī)模電力傳輸以及提升分布式新能源接納能力，基于模塊化多電平換流器的柔性直流電網(wǎng)技術(shù)正逐漸成為我國(guó)電網(wǎng)未來發(fā)展的重要方向之一。與交流輸電以及傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)相比，柔性直流輸電具有有功功率無功功率可解耦控制、無需無功補(bǔ)償裝置、占地面積小、輸出電壓波形質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。然而雖然其在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，但其在直流故障保護(hù)與處理方面仍存在較大技術(shù)難題，其中高壓直流斷路器的研制是其中最為關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)。

就目前研發(fā)現(xiàn)狀而言，基于常規(guī)機(jī)械開關(guān)和電力電子器件組合的混合式高壓直流斷路器最具有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的前景。ABB公司于2012年宣布其開發(fā)出世界首臺(tái)混合式高壓直流斷路器，開斷時(shí)間為5ms，額定電壓為320kV，電流開斷能力約為9kA。Alstom公司于2013宣布其研發(fā)的超快速機(jī)械電子斷路器獲得成功，額定電壓為120kV，電流開斷能力約為5.2kA。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院于2014年宣布研制完成額定電壓為200kV的混合式高壓直流斷路器，可在3ms內(nèi)分?jǐn)?5kA的故障電流，并于2016年12月在舟山五端柔性直流輸電工程成功投運(yùn)。然而，以上斷路器均采用外部供電的方式為斷路器中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路供能，但由于斷路器需要串聯(lián)在直流線路中，且直流電壓等級(jí)較高，因此對(duì)外部供電電路的絕緣、耐壓能力提出了較高要求，這一缺陷大大限制了直流斷路器在高壓技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

為了使直流斷路器具備自供能能力，首先需要對(duì)直流斷路器中的電容器進(jìn)行充電，即直流斷路器的啟動(dòng)控制。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明提供了一種混合式高壓直流斷路器的啟動(dòng)控制策略，其通過合理的開關(guān)動(dòng)作時(shí)序，使混合式高壓直流斷路器能夠平滑啟動(dòng)。

一種混合式高壓直流斷路器的啟動(dòng)控制策略，所述混合式高壓直流斷路器由日常通流支路和故障斷流支路并聯(lián)組成，其一端通過隔離開關(guān)以及電抗器與換流站相連，另一端則與直流輸電線路相連；所述日常通流支路包括超快速機(jī)械開關(guān)和負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)，超快速機(jī)械開關(guān)的一端與隔離開關(guān)相連，超快速機(jī)械開關(guān)的另一端與負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)的一端相連，負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)的另一端與直流輸電線路相連；所述故障斷流支路由主斷路器和避雷器并聯(lián)構(gòu)成，所述主斷路器和負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)均由若干個(gè)改進(jìn)型全橋子模塊串聯(lián)組成；

所述啟動(dòng)控制策略包括如下步驟：

(1)當(dāng)換流站工作時(shí)，閉合與混合式高壓直流斷路器相連的隔離開關(guān)，將換流站的傳輸功率參考值設(shè)定為較低值，保證直流輸電線路中的電流維持在較低水平；

(2)當(dāng)主斷路器中任一子模塊的電容電壓達(dá)到一定閾值時(shí)，利用該電容電壓使能其對(duì)應(yīng)的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而對(duì)主斷路器中各子模塊電容進(jìn)行分組充電；

(3)主斷路器充電完成后，將其設(shè)定為導(dǎo)通狀態(tài)并使超快速機(jī)械開關(guān)閉合；

(4)過一段時(shí)間后，將主斷路器中少量子模塊關(guān)斷，這些子模塊電容疊加后的反向電壓使得直流電流轉(zhuǎn)移到日常通流支路上，從而對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)進(jìn)行充電；

(5)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)完成充電后，將負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)和主斷路器均設(shè)成導(dǎo)通狀態(tài)。