[發明專利]一種混合直流輸電系統故障處理裝置及故障處理方法

在審

• 申請號: 201810010419.3
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108258664A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 趙文強;王永平;楊建明;盧宇;俞翔;王俊生
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種混合直流輸電系統故障處理裝置，包括采集單元、故障判別單元及故障處理單元。本發明還公開一種混合直流輸電系統故障處理方法，采集混合直流輸電系統的直流電壓、直流電流、逆變換流站及整流換流站所連接交流電網的交流電壓以及整流換流站內電壓源型換流器的子模塊電容電壓；判別混合直流輸電系統是否發生故障；若發生故障，則控制整流換流站切換直流電流指令值和/或直流電壓指令值，控制逆變換流站切換觸發角指令值。此種技術方案能夠在換流器不閉鎖的情況下有效處理混合直流輸電系統的直流輸電線路故障，可靠地穿越故障，并能在故障消失后實現快速的直流功率恢復，更好地維持交直流輸電系統的穩定，保護交直流輸電系統的安全。

技術領域

本發明屬于混合直流輸電領域，特別涉及一種混合直流輸電系統故障處理裝置及故障處理方法。

背景技術

高壓直流輸電系統可分為兩種類型：基于晶閘管技術的常規直流輸電系統(LCC-HVDC)和基于全控型電力電子器件技術的柔性直流輸電系統(Flexible-HVDC)。其中，常規直流輸電系統(LCC-HVDC)成本低、損耗小、運行技術成熟，目前，世界上正在運行的直流輸電系統幾乎都是LCC-HVDC系統，但常規直流輸電系統(LCC-HVDC)存在逆變側容易發生換相失敗、對交流系統的依賴性強、吸收大量無功、換流站占地面積大等缺點。而新一代的柔性直流輸電系統(Flexible-HVDC)則能夠實現有功功率及無功功率解耦控制、可以向無源網絡供電、結構緊湊占地面積小、不存在逆變側換相失敗問題等優點，但其存在成本高昂、損耗較大等缺陷。

因此結合常規直流輸電和柔性直流輸電的混合直流輸電系統將具有很好的工程應用前景。目前混合直流輸電系統的拓撲結構主要有如圖1所示的對稱單極接線的混合兩端直流輸電系統和圖2所示的對稱雙極接線的混合兩端直流輸電系統。這兩種系統結合了常規直流輸電損耗小、運行技術成熟以及柔性直流輸電可以向無源網絡供電、不會發生換相失敗的優點。

但圖1和圖2中的混合直流輸電系統，當直流輸電線路由于絕緣降低發生閃絡或樹枝碰撞引起接地故障時，直流系統將短時形成短路，有功功率不能輸出到交流側，并產生巨大的直流故障電流，此時需要快速采取相關措施，以免危及相關直流設備安全。

現有技術中，基于晶閘管技術的常規直流輸電系統，在直流輸電線路發生故障時，整流側換流器在判斷出直流線路發生故障后，立即移相至最大角度，轉入逆變運行狀態抽取直流側的故障能量并切斷直流故障電流，逆變側換流器通過站間通信或自己的故障判別單元判別出直流線路發生故障后，繼續維持逆變運行，抽取直流側故障能量。在直流線路故障消失后，整流側換流器立即減少觸發角，恢復直流系統的功率。而基于全控型電力電子器件技術的柔性直流輸電系統，在直流輸電線路發生故障時，由于換流器所包含的電容的放電作用，此時直流側將產生更為巨大的故障電流，整流和逆變兩側換流器在判斷出直流線路發生故障后立即閉鎖并同時跳開所聯交流側斷路器，跳開直流側刀閘，以切斷直流故障電流。在直流線路故障消失后，整流和逆變兩側換流器將先合上直流側刀閘，然后重新合上交流側斷路器進行預充電，最后恢復直流系統的功率，這樣整個系統的重啟恢復時間較長，通常為秒級，不利于交直流輸電系統的暫態穩定。由于混合直流輸電系統至少一端采用電壓源型換流器，一端采用晶閘管換流器，因此混合直流輸電系統在直流輸電線路故障時，一般晶閘管換流器采用常規直流輸電系統的處理方法，電壓源型換流器采用柔性直流輸電系統的處理方法，因此整個混合直流輸電系統的重啟恢復時間也較長，通常為秒級，不利于交直流輸電系統的暫態穩定。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種混合直流輸電系統故障處理裝置及故障處理方法，能夠在換流器不閉鎖的情況下有效處理混合直流輸電系統的直流輸電線路故障，可靠地穿越故障，并能在故障消失后實現快速的直流功率恢復，更好地維持交直流輸電系統的穩定，保護交直流輸電系統的安全。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：