[发明专利]一种柔性直流输电系统换流器运行在孤岛状态下故障限流控制与保护配合方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统换流器故障限流控制与保护配合方法，换流器输出电流限定指令Imax，交流系统故障时Imax等于交流线路过流保护III段数值或者比其略大，交流线路过流保护I段定值设定比换流器桥臂过流保护I段定值低，换流器桥臂过流保护II段数值比交流线路过流保护II段数值低或者数值相等情况下延时较交流保护II段长，在检测换流器连接线路侧发生故障时，切换换流器电流限制指令数值Imax，从正常允许输出电流倍数切换为故障下交流线路保护III段数值，通过限制换流器输出电流大小达到提供部分短路电流，依靠交流保护III段切除交流故障，又不影响换流器正常运行。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种柔性直流输电系统换流器运行在孤岛状态下故障限流控制与保护配合方法。

背景技术

电压源换流器型直流输电(voltage source converter based high voltagedirect current，VSC-HVDC)采用可关断电力电子器件，无需借助外部电源便可实现换相，因此具备向无源网络供电的能力。电网运行中，为增强重要负荷的供电可靠性，可采用柔直和交流线路为重要负荷双路供电，正常情况下双路供电，特殊情况下由柔直或交流线路单路供电，当采用柔直单独供电方式时，交流侧发生故障时，交流保护跳开故障线路切除故障，柔直系统持持续运行，但特殊情况下，柔直系统与交流保护没有配合，以及柔直孤岛运行情况下没有限流措施，可能出现柔直系统区外故障下先跳闸退出，交流保护不动作或者后动作，没有充分利用柔直换流器瞬时过载以及输出电流限制能力，形成交直流保护之间配合，交流保护一般设置过流保护I、II段或者III段，柔直换流器有桥臂过流保护I、II段或者III段，通过设置交直流过流保护之间定值配合，在换流器区外故障时，可以利用换流器输出电流限制能力，达到故障时输出给定电流大小，提供部分短路电流，一方面可以利用交流保护切除故障，另一方面也不影响故障情况下换流器运行。

专利“一种柔性直流输电系统从并列转为孤岛运行的平滑切换方法”，申请号201310220297.8：通过系统电气量变化特征检测柔性直流输电系统处于交直流并列运行模式还是孤岛运行模式，并在判断系统处于孤岛运行方式后自动将控制模式切换到与之对应的控制策略，但没有讲述孤岛运行模式下发生故障后和交流保护配合，《MMC-HVDC联网及孤岛运行状态转换策略》2015,35(9)：2152-2161一文讲述了柔直系统在联网状态和孤岛状态间稳定转换策略，但没有涉及保护故障下控制限流方法和交流系统保护配合方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统换流器运行在孤岛状态下故障限流控制与保护配合方法，换流器输出电流限定指令Imax用于限制电流内环dq电流指令大小，设定交流系统故障时Imax等于交流线路过流保护III段数值或者比过流保护III段数值略大，交流线路过流保护I段定值设定比换流器桥臂过流保护I段定值低，换流器桥臂过流保护II段数值比交流线路过流保护II段数值低或者数值相等情况下延时较交流保护II段长，在检测换流器连接线路侧发生故障时，切换换流器电流限制指令数值Imax，从正常允许输出电流倍数切换为故障下交流线路保护III段数值，通过限制换流器输出电流大小达到提供部分短路电流，依靠交流保护III段切除交流故障，同时又不影响换流器正常运行，交流侧故障切除后Imax恢复至正常情况下换流器允许输出电流倍数，Imax切换方法是实时检测网侧电压幅值，根据电压幅值大小按照预先设定的n组(U_Lj，Imaxj)(j＝1,2…n)二维数值系列或者曲线，采用插值方式或者查表方法得到电流指令限制值Imax,用于限制换流器在无源状态下运行时输出电流大小。

上述方法通过实时检测网侧电压幅值大小，一旦检测低电压状态，认为是交流线路发生故障，Imax从正常情况下换流器允许输出电流倍数切换为故障下交流线路保护III段数值。