[發明專利]一種多端口經濟型直流故障限流器

在審

• 申請號: 201910022339.4
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109687416A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 李斌;何佳偉;李曄
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種多端口經濟型直流故障限流器，該限流器由電感支路與耗能支路并聯構成。其中，所述電感支路由限流電抗器構成。所述耗能支路由反并聯雙晶閘管組T₀、T_i(i＝1～k)和耗能電阻R_i(i＝1～k)構成；所述雙晶閘管組T_i一端與對應的限流電抗器L_i的線路側相連，另一端與耗能電阻R_i串聯，所有耗能電阻R₁～R_k另一端并聯后與所述的共用雙晶閘管組T₀串聯，所述雙晶閘管組T₀的另一端與直流母線相連。針對所述限流器，提出晶閘管數量配置方法，在滿足耐壓要求的前提下，使所需器件數量達到最小值。與現有直流故障限流器相比，本發明的直流故障限流器應用于多端直流電網時，能夠顯著減少晶閘管數量，大幅降低投資成本。

技術領域

本發明涉及多端直流輸電、配電網領域，特別是涉及一種適用于多端直流電網的多端口經濟型直流故障限流器。

背景技術

基于電壓源型換流器的柔性直流技術在新能源發電友好接入、降低輸電損耗、提高供電質量等方面具有極為突出的優勢。其中，多端柔性直流電網中直流線路在直流場經直流母線直接互連，具有較高的供電可靠性，因而成為直流輸、配電領域的主要發展方向。

然而，柔性直流電網故障阻尼小、發展速度快、危害大。直流故障發生后，故障電流急劇上升、直流電壓迅速跌落。在多端柔性直流系統中，為了保證健全網絡的可靠故障穿越，必須裝設有效的故障限流器延緩故障發展速度，為直流保護、直流故障隔離創造足夠的動作時間。

直流電抗器能夠有效抑制直流故障電流快速上升，在柔性直流系統工程應用中作為故障限流器得到了廣泛應用。但是，在柔性直流系統中直接裝設大量限流電抗器會大幅弱化電壓源型換流器電流快速調節的特點，從而導致系統在潮流突變時的暫態響應速度大大減慢，甚至惡化系統穩定性。此外，在直流斷路器隔離故障時，限流電抗器的存在會使斷路器MOV(Metal Oxide Varistor)需要耗散的故障能量大大增加，從而導致故障電流清除時間顯著延長，MOV所需容量大幅提升。文獻Jian Liu,Nengling Tai,Chunju Fan,and ShiChen,“A Hybrid Current-Limiting Circuit for DC Line Fault in MultiterminalVSC-HVDC System,”IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.64,no.7,pp.5595–5607,Jul.2017.提出了一種混合式故障限流器(hybrid current-limiting circuit,HCLC)，該故障限流器由限流電感與耗能支路(energy dissipation circuit，EDC)并聯構成。在斷路器跳閘以后，通過導通EDC中的晶閘管接入耗能電阻，使得耗能電阻與斷路器內的MOV共同吸收故障能量。因此，直流故障電流清除速度大大加快，斷路器MOV容量亦可有效降低。

中國專利申請號201811435416.0的發明專利《適用于多端柔性直流電網的經濟型故障限流器及控制策略》的技術內容記載了“在應用于多端直流電網時，每一端換流站所有直流出線共用一個耗能電阻，使得投資成本顯著降低”，而且提出了改進控制策略，又能夠有效減小限流電抗器對系統暫態響應速度和運行穩定性的不利影響。然而，HCLC投資成本主要集中在電力電子器件(晶閘管)。上述發明專利在所需晶閘管數量上與直接在各條線路上裝設HCLC相比并未減少。因此，仍可通過拓撲結構的進一步改進，在確保相同性能的前提下，減少電力電子器件的使用數量，降低投資成本。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提出了一種多端口經濟型直流故障限流器，在HCLC拓撲結構的基礎上，提出一種適用于多端直流電網的多端口經濟型直流故障限流器拓撲結構以及相應的晶閘管數量配置方法，能夠大幅降低投資成本。