[发明专利]多端柔性直流输电系统的直流故障判断方法及控制方法

说明书

本发明公开了种多端柔性直流输电系统的直流故障控制方法，其通过增大直流电感值从而减小直流故障时直流电流上升率，防止MMC闭锁，或者直流故障期间将MMC的交流电流指令值置零从而降低桥臂电流防止MMC闭锁；或者直流故障期间短期闭锁MMC但不开断MMC的交流断路器从而提高故障清除后恢复供电的速度；本发明还公开了一种多端柔性直流输电系统直流故障判断方法，通过量测直流电感线路侧直流电压突变率，在突变率的绝对值超过一定阈值时即判断发生了直流故障。本发明可防止直流故障时开断MMC的交流断路器，大大提高采用架空线路的MMC在直流故障清除后恢复供电的速度，同时可对直流故障作出快速准确的判断，便于及时进行故障处理和控制，从而减小MMC承受过电流的风险。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及一种多端柔性直流输电系统的直流故障判断方法及控制方法。

背景技术

随着模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的发展，模块化多电平换流器已越来越多地应用于直流输电。现有的MMC大都采用半桥型子模块，发生直流故障时需要闭锁IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的触发脉冲以防止子模块电容通过IGBT放电从而因过电流而损毁IGBT。IGBT闭锁后，MMC工作于不控整流状态，MMC所联接的交流系统通过二极管给直流故障点持续地提供故障电流，为了防止过电流损毁MMC的二极管，需要开断MMC的交流断路器，而开断MMC的交流断路器将大大降低基于MMC的高压直流输电(MMC-HVDC)的供电可靠性。为此，为了提高MMC-HVDC的供电可靠性，现有的MMC-HVDC大都采用直流电缆作为输电介质，从而大大降低MMC-HVDC发生直流故障的可能性。

随着MMC技术的发展，MMC也将逐步应用于架空直流输电线路，但架空直流输电线路的导线暴露于空气中，直流故障时有发生。为了开断直流故障，现有技术中一般都是在直流线路两端安装直流断路器，从而对直流故障进行开断。

但是，由于直流线路不存在阻抗，发生直流故障时，直流故障电流将快速上升，MMC采用现有控制时，尽管即使在直流线路上安装了直流断路器，直流故障期间，MMC仍有可能闭锁从而延缓了直流故障清除后，MMC恢复供电的速度。而且，现有的MMC控制逻辑，在MMC闭锁的同时会发出开断MMC交流断路器的指令，从而进一步延缓MMC在直流故障清除后恢复供电的速度。

另外，直流断路器一般安装在直流输电线路的两侧，多端柔性直流系统的故障保护系统需要确保某条直流线路发生直流故障时只开断故障线路两侧的直流断路器，非故障线路两侧的直流断路器状态应不受影响，即使得多端柔性直流系统的保护具有选择性，为了达到上述选择性要求，通常需要实时监测并比较直流线路两侧的直流电流，当直流电流都为从外部系统流入线路内部时，则判断该条线路发生了直流故障，需要开断线路两侧的直流断路器。由于需要比较线路两侧的物理量，常规的故障判断方法需要依赖于通讯系统，而通讯系统会带来延迟，在此延迟内，直流故障电流会持续上升，导致MMC更易经受过电流，为了减小过电流，需要更快速的直流故障判断方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的直流故障控制方法，通过优化的设置使桥臂电流减小或使桥臂电流不流过IGBT，从而防止直流故障时开断MMC的交流断路器，大大提高采用架空线路的MMC在直流故障清除后恢复供电的速度。

本发明还提供了一种多端柔性直流输电系统的直流故障的判断方法，其通过优化的设计利用直流电压的突变率作为判断指标，从而可以对直流故障作出快速准确的判断，便于及时进行故障处理和控制，从而减小MMC承受过电流的风险。