本發(fā)明涉及一種適用于直流電網(wǎng)的故障自清除MMC拓?fù)洌瑢儆诙喽酥绷鳌⒅绷麟娋W(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域；該故障自清除MMC拓?fù)浒瑩Q流器單元和線路單元，其中換流器單元由改進(jìn)結(jié)構(gòu)的換流站組成；線路單元由隔離開關(guān)、電容和若干串聯(lián)的二極管并聯(lián)而組成。該故障自清除MMC拓?fù)湓谡＿\(yùn)行的時候，其換流器單元作為換流站運(yùn)行，與正常工作狀態(tài)相同；線路單元由于沒有接在線路中，所以也不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；在故障時通過協(xié)同控制換流器單元和線路單元，實(shí)現(xiàn)故障的清除與隔離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于直流電網(wǎng)的故障自清除MMC拓?fù)洌瑢儆诙喽酥绷鳌⒅绷麟娋W(wǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

柔性直流輸電由于諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越多的重視，多端直流輸電和直流電網(wǎng)成為了未來的趨勢。但是由于直流線路故障的故障電流沒有過零點(diǎn)，所以不能像交流輸電那樣利用過零點(diǎn)滅弧，這給直流斷路器的實(shí)現(xiàn)帶來了很大的困難，目前的實(shí)現(xiàn)方法分為以下幾種：基于疊加振蕩電流產(chǎn)生電流過零點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流分?jǐn)啵秉c(diǎn)是關(guān)斷延遲過長，關(guān)斷電流有限；直流線路增加逆變-整流環(huán)節(jié)，在逆變后的交流側(cè)用交流斷路器切斷電流，缺點(diǎn)是關(guān)斷延遲大，要等到電流過零點(diǎn)才能關(guān)斷，且損耗大、造價昂貴；用大量的電力電子器件串聯(lián)，上面并聯(lián)避雷器，在正常工作時電流流過阻抗較低的支路，起到降低損耗的作用，在關(guān)斷時先將電流轉(zhuǎn)移到電力電子支路，然后將隔離開關(guān)打開，再用電力電子器件進(jìn)行關(guān)斷，用避雷器吸收故障能量。缺點(diǎn)是關(guān)斷電流有限，而且關(guān)斷時要先將電流轉(zhuǎn)移到電力電子支路，還要等待隔離開關(guān)完全打開，從一定程度上加大了關(guān)斷延遲。部分不依賴于直流斷路器的故障清除策略，如半全混合拓?fù)涞龋捎谳^大的器件數(shù)量和運(yùn)行損耗，很難實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。未來多端直流和直流電網(wǎng)中的直流斷路器的開發(fā)依然有很多問題亟待解決，研究適用于高電壓、大電流場合，且具有良好快速性、經(jīng)濟(jì)性的直流故障清除策略已經(jīng)成為了迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種適用于直流電網(wǎng)的故障自清除MMC拓?fù)洹?/p>

本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前高壓直流斷路器電壓等級較低，關(guān)斷較慢，造價過高的缺點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：在正常運(yùn)行的時候，換流器單元作為換流站運(yùn)行，與換流站功能相同，線路單元不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；在直流線路故障發(fā)生時，換流器單元通過使并聯(lián)在橋臂電抗之間的IGBT觸發(fā)，將換流器的直流電位降至接近零電位；此時線路上的電容電位高于換流器，向換流器側(cè)放電使得電容和換流器之間的故障電流降低，當(dāng)故障電流降低至零時，線路上的隔離開關(guān)便可分?jǐn)喙收暇€路；電容另一側(cè)的線路儲存的能量可以經(jīng)過二極管續(xù)流回路進(jìn)行耗能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢為：

1、關(guān)斷延遲小，由于機(jī)械開關(guān)速度較慢，至少需要2ms，傳統(tǒng)混合式斷路器中的電力電子斷流電路并聯(lián)在機(jī)械開關(guān)支路上，需要待機(jī)械開關(guān)完全打開才能閉鎖電力電子斷流電路，隨后還有能量吸收回路的吸能過程；而該斷路器的快速機(jī)械開關(guān)沒有并聯(lián)支路，在故障時，執(zhí)行輔助斷路和電流轉(zhuǎn)移操作之后即可分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開關(guān)，快速機(jī)械開關(guān)打開之后故障便得到清除，降低了關(guān)斷延遲。

2、成本低，將當(dāng)前工程應(yīng)用的換流站附加一些電路即可改造成換流器單元，正常運(yùn)行時不影響其作為換流站的功能；每條線路上不再像混合式斷路器一樣串聯(lián)大量的全控型器件，節(jié)省了造價。

3、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，由于混合式斷路器配置的大量串聯(lián)的全控型器件以及能量吸收回路在線路正常運(yùn)行時處于閑置狀態(tài)，而該方案只有能量吸收回路在正常運(yùn)行時處于閑置狀態(tài)，運(yùn)行損耗大大減小；換流器單元在正常時可以作為換流站使用，提高了利用率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1示出了一種適用于直流電網(wǎng)的故障自清除MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，包括換流器單元和斷路單元，其中，線路單元由快速機(jī)械開關(guān)、電容、二極管組成；