[發明專利]基于VSC的交直流互聯系統故障分級切除方法

有效

• 申請號: 201810367975.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108649539B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 薛士敏;劉沖;劉存甲;陸俊弛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明屬于電力系統繼電保護和自動化領域，具體涉及一種基于VSC的交直流互聯系統故障分級切除方法，通過安裝與VSC交流側其中一個橋臂上的雙向晶閘管的閉鎖實現第一級切除，改變VSC拓撲結構使直流側出現故障電流零點。第二級切除直接在直流側跳開交流斷路器，故障電弧在電流過零點處熄滅。

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護和自動化領域，具體涉及一種直流系統故障切除方法。

背景技術

近年來，由于化石能源的枯竭和開采難度增大，以及其造成了嚴峻的環境問題，新能源得到大規模推廣，于此同時，諸如電動汽車、變頻設備、LED照明燈、信息設備等直流負荷占總負荷的比例日益增加，直流配電系統具有效率高、供電容量大、抗干擾性好、可靠性高、控制相對簡單、電能損耗低等優點，受到廣泛的關注。

但是在直流系統中存在直流故障電流無過零點，故障后滅弧困難的技術瓶頸。目前，針對該技術難點研發的直流斷路器包括采用強制滅弧的傳統塑殼斷路器、基于電力電子計算的固態斷路器以及結合機械器件與電力電子器件的混合式斷路器。然而，直流斷路器目前都存在一定的缺陷，如：塑殼式斷路器滅弧效果不佳、固態斷路器通態損耗大和混合式斷路器技術復雜成本高難以運用于低壓配電系統。因此有必要提出一種基于交流斷路器的過渡性切除方案。

發明內容

本發明針對采用VSC(VoltageSourceConverter)的中低壓交直流互聯系統，設計一種基于交流斷路器的分級切除方法。該方法能有效地克服現階段直流斷路器的缺陷，可以在直流系統中實現故障切除，具有實施成本低、損耗小的優點。技術方案如下：

一種基于VSC的交直流互聯系統故障分級切除方法，通過安裝與VSC交流側其中一個橋臂上的雙向晶閘管的閉鎖實現第一級切除，改變VSC拓撲結構使直流側出現故障電流零點；第二級切除直接在直流側跳開交流斷路器，故障電弧在電流過零點處熄滅。

步驟如下：

(1)直流側保護在VSC電容支路上檢測電容放電電流；

(2)雙向晶閘管控制端信號根據交流側其他兩相電流之和的相反數i_c給出，在i_c由負變正時刻觸發正向晶閘管，在i_c由正變負時刻觸發反向晶閘管保證VSC正常運行；

(3)故障下檢測到過電流后將閉鎖信號發送至IGBT與雙向晶閘管控制端，實現第一級切除；

(4)第一級切除后進行故障定位，之后發送跳閘信號至交流斷路器，實現第二級切除；

(5)解鎖IGBT與晶閘管恢復系統正常運行。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

克服了現階段直流斷路器存在的缺陷：塑殼斷路器滅弧效果不佳，會出現強制滅弧過電壓；固態斷路器通態損耗大；混合式斷路器技術不成熟，生產成本高，難以在低壓配網推廣。因此本方案在直流斷路器尚未發展成熟的過渡性階段具有較好的經濟性與實用性。

附圖說明

圖1為分級切除方案原理與控制示意圖以及各部分電流波形。

具體實施方式

下面結合附圖1對本發明作進一步的詳細說明。