[發明專利]一種阻感型混合式故障限流器及其控制方法

在審

• 申請號: 201811272520.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109510182A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 許建中;趙西貝;宋冰倩;趙成勇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種阻感型混合式故障限流器及其控制方法，混合式限流器包括通態低損耗支路、電流轉移支路和限流支路，采用半控型器件，邏輯簡單，經濟可靠。該限流器利用晶閘管和換相電容配合投入限流電抗器和限流電阻，穩態損耗低，具備雙向限流能力，可以有效抑制直流電網短路電流；同時大幅延遲子模塊IGBT閉鎖時間，為其余保護裝置動作爭取足夠的時間；能夠減小避雷器耗散能量，具備經濟性和可靠性優勢。本發明提供的阻感型混合式故障限流器的控制方法，分為限流器所在的直流線路正常運行或檢測到限流器所在的直流線路發生的故障前以及檢測到阻感型混合式故障限流器所在的直流線路發生的故障后兩種情況對阻感型混合式故障限流器實現控制。

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種阻感型混合式故障限流器及其控制方法。

背景技術

高壓大容量的直流電網技術，是未來構建智能電網和全球能源互聯網的重要環節。基于模塊化多電平換流器（modular multilevel converter, MMC）的柔性直流輸電技術便于構建直流電網，因而成為電力工業界的一個新的期望。我國即將建成的張北直流電網采用半橋子模塊（half bridge sub module）加架空線方案，是世界上首個直流電網工程實踐。采用架空線具有明顯的技術經濟性優勢，但是隨之而來的問題就是直流側故障概率高，結合半橋子模塊不具備直流側故障清除能力的特點，需要采用直流斷路器切斷故障電流。隨著直流電網容量的提高，故障電流會在更短時間內達到電力電子器件耐流極限，這要求在更快的時間內切除故障，對故障檢測速度和直流斷路器切斷容量帶來極高挑戰。

為可靠切斷故障，要求斷路器不斷地通過器件的串并聯來滿足斷路過程中的電氣應力，一是不經濟，其次無限增加器件也會考驗工業裝置的可靠性。還存在的另一個解決思路就是采用故障限流器（fault current limiter, FCL）來抑制快速上升的故障電流，降低對斷路器的嚴苛考驗。

目前所采用的故障限流器主要包括超導限流器（superconducting faultcurrent limiter，SFCL）和固態限流器 (solid-state fault current limiter, SSFCL)兩大類。超導限流器通過利用超導體物理性質，在電流急劇上升時自動失超，表現為電阻特性，阻礙故障電流進一步上升。固態限流器在穩態時串聯接入主電路，一旦檢測到故障信號，立即通過電力電子器件的動作在故障回路中串入電阻或電感。以上兩種限流器都存在固有弱點，超導限流器的主要缺點在于制造成本和設備體積對應用場合造成了限制，適用于高電壓等級的超導限流器對均勻失超提出了苛刻的要求。固態限流器和固態斷路器的缺點類似，受到單只電力電子器件的能力局限，往往需要大量器件串并聯滿足高壓大電流，由此造成的通態損耗會導致經濟性下降。

發明內容

為了克服上述現有技術中固態直流限流器的損耗大且經濟性差以及超導限流器制造成本高和設備體積大的問題，本發明提供一種阻感型混合式故障限流器及其控制方法，阻感型混合式故障限流器包括通態低損耗支路、電流轉移支路和限流支路。通態低損耗支路，用于在直流線路正常運行時實現直流線路穩態電流的導通，并在檢測到直流線路發生的故障后將故障電流轉移至電流轉移支路，電流轉移支路，用于承載通流支路轉移的故障電流，并使限流支路中的限流元件接入直流線路；分為阻感型混合式故障限流器所在的直流線路正常運行或檢測到阻感型混合式故障限流器所在的直流線路發生的故障前以及檢測到阻感型混合式故障限流器所在的直流線路發生的故障后兩種情況對阻感型混合式故障限流器實現控制，阻感型混合式故障限流器采用半控型器件，邏輯簡單，經濟性高，控制能力強。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一方面，本發明提供一種阻感型混合式故障限流器，包括：

通態低損耗支路，用于在直流線路正常運行時實現直流線路穩態電流的導通，并在檢測到直流線路發生的故障后將故障電流轉移至電流轉移支路；

電流轉移支路，用于承載通流支路轉移的故障電流，并使限流支路中的阻感型電容接入直流線路；