[發明專利]模塊化多功能故障限流器及其控制方法

有效

• 申請號: 202011381741.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112564072B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張亮;李丹棟;水恒華;袁宇波;葛雪峰;史明明
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02J1/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 楊曉玲

一種模塊化多功能故障限流器及其控制方法，包括；將模塊化多功能故障限流器串聯在直流電網的線路上；具備四種運行狀態，正常運行呈現低阻抗，故障期間實現故障限流、短路能量泄放、直流網壓支撐三種限流功能；有效限制故障電流，維持直流網壓穩定，同時具備故障隔離與直流故障穿越能力。

技術領域

本發明實施例涉及交直流混合電網技術領域，具體涉及一種模塊化多功能故障限流器及其控制方法。

背景技術

隨著可再生能源的繼續發展，以及現有電網技術升級等方面的需求，柔性的直流輸電未來的發展將會繼續集中在風電場的組網和集中送出、區域電網的互聯、城市中心負荷的電力輸送等方面。而直流電網技術憑借其技術及經濟性上的優勢，逐漸得到重視和大力發展。目前，已有的直流故障保護策略主要為閉鎖換流器和通過直流故障限流器抑制故障電流兩種方式，其中閉鎖換流器對換流器本身拓撲結構有較高要求。換流器閉鎖雖能有效隔離直流故障，但不利于保護的判別。因此，直流故障限流器憑借其高效簡易且經濟性好等特點，一直是限制直流故障的重要設備。

直流故障限流器具有正常運行時處于低阻抗或旁路狀態，投入時呈現高阻抗的特性，可有效限制直流短路故障情況下的故障電流增速過快和幅值過大等問題。目前，一些直流故障限流器利用電感通低頻阻高頻及耦合特性或者電力電子器件，來抑制故障電流快速增長。但直流故障穿越能力較弱且不具備故障切除功能。因此，具備應對多種故障工況的多功能直流故障限流器逐漸成為研究熱點之一。

發明內容

為解決上述問題，本發明實施例提供了一種模塊化多功能故障限流器及其控制方法，有效限制故障電流，維持直流網壓穩定，同時具備故障隔離與直流故障穿越能力。

為了克服現有技術中的不足，本發明實施例給予了一種模塊化多功能故障限流器及其控制方法的解決方案，具體如下：

一種模塊化多功能故障限流器的控制方法，包括：

將模塊化多功能故障限流器串聯在直流電網的線路上，讓所述第一IGBT開關T1和第四IGBT開關T4導通，并且將所述子模塊SM中的其他IGBT開關關斷，這樣就處于處在旁路運行狀態；

在直流電網的直流極間短路故障且該故障為瞬時故障發生時，直流電網的線路上的線路電流激增，控制器實時監測線路電流，當滿足公式(1)的條件時，即：

I_dc≥I_{dc_limit} (1)

判斷發生了直流電網的直流極間短路故障，就進行故障限流功能投入，即將第一IGBT開關T1、第二IGBT開關T2和第四IGBT開關T4關斷，把第三IGBT開關T3導通，其中，I_dc為作為直流側電流的線路電流，I_{dc_limit}為瞬時故障下的電流閾值。

進一步的，當所述直流極間短路故障為瞬時故障時，在故障恢復后恢復處在旁路運行狀態，即讓所述第一IGBT開關T1和第四IGBT開關T4導通，并且將所述子模塊SM中的其他IGBT開關關斷。

進一步的，當直流極間短路故障為永久性故障時，當滿足公式(2)的條件時，即：

I_dc≥I_{dc_rated} (2)

線路電流超過直流極間短路故障的額定電流，則認為發生永久性故障，所述子模塊SM切換至短路能量泄放功能，即實現短路能量泄放功能投入，其中，I_{dc_rated}為直流極間短路故障的額定電流。

進一步的，所述短路能量泄放功能投入前控制器需計算正常運行時的模塊化多功能故障限流器的等效阻抗R_Load，定義等效泄放電阻R_{i_load}如公式(3)所示：