[发明专利]一种以直流断路器为主的直流线路故障隔离和重合闸策略

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统中以直流断路器为主,换流器为辅的直流线路故障隔离和重合闸策略。其特点是：直流线路故障后，隔离换流器的闭锁信号，通过直流断路器跳闸断开故障，并在预设延时后，重合闸直流断路器来恢复直流系统。若直流断路器重合闸不成功，再立即闭锁换流器。该策略的优点是：故障后由直流断路器快速切断故障电流，而没有立即闭锁换流器，仅在直流断路器重合闸不成功并判断为永久性故障后再闭锁换流器。由于大多数直流架空线故障为瞬时性故障，因此直流系统能实现故障后的快速恢复，减小功率输送的损失，而交流系统因换流器闭锁受到的冲击及换流器相继闭锁的可能性也大大降低，交直流系统的稳定性得到增强。

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电系统中,以直流断路器为主,换流器为辅的直流线路故障隔离和重合闸恢复系统的策略,属于柔性直流输电领域。

背景技术

基于电压源换流器的柔性直流输电技术因其在解决新能源并网和消纳问题上的独特优势，是目前高压直流发展的主要方向。但柔性直流输电相关的技术还比较薄弱,其中之一便是直流线路故障的快速清除。由于直流系统本身故障发展快,直流电流没有过零点,因而直流故障点的电弧持续时间较同样初始幅值的交流电弧时间长；且电压源换流器中的反并联二极管在换流器闭锁后依然能够构成续流通路,因此柔性直流输电中的故障清除十分困难。

直流线路故障占直流系统故障的50％以上，目前采取的直流线路保护方法是，在直流线路发生故障后，立即闭锁换流器，并在换流器闭锁后断开相连交流母线断路器来彻底断开故障回路。这会使送端交流系统受到冲击，相连的换流站可能发生相继闭锁，也可能会导致受端交流系统大幅度负荷调整，使直流线路故障的影响范围变大，给系统安全带来很大风险，直流系统的再恢复时间变长，系统送电可靠性降低。并且实际上，直流线路的瞬时性故障达90％以上，在故障后通过类似交流系统的重合闸重启动过程能够恢复正常运行，没有必要持续闭锁直流系统。

高压直流闭锁是指：移除换流阀的触发脉冲，触发脉冲移除后，电流一旦为零，阀组就会自动关断。闭锁的主要目的是取消触发脉冲，使换流阀处于关断状态，不再传输电力。

另一种广受期望的方法是在直流线路上安装直流断路器，当直流线路故障时通过直接跳开直流断路器来迅速切断短路电流，减轻交流系统受到的冲击，避免换流器相继闭锁，并减少直流系统再恢复时间。但采用直流断路器保护的关键是，必须考虑直流断路器动作与换流器闭锁的协调配合。

因此，为了充分发挥直流断路器的保护作用，并考虑通过重合闸措施来恢复直流系统，尽量避免换流器多次闭锁，提高直流输电的可靠性，本发明研究了柔性直流输电系统中,以直流断路器保护为主,换流器闭锁为辅的直流故障电流开断和重合闸策略。该策略中，直流故障后立即断开直流断路器，但不立即闭锁换流器，而是将换流器闭锁视为直流断路器保护的辅助保护，在直流断路器重合闸不成功或判断故障为永久性后再闭锁换流器。由于故障期间换流器没有闭锁，因此系统的恢复时间极大缩短，直流故障造成的停电影响减小，交直流系统的稳定性得到增强。

发明内容

本发明针对直流断路器加入柔性直流输电系统后的直流故障隔离及重合闸策略，提出一种以直流断路器动作为主,换流器闭锁为辅的保护配合方法。该方法的目的是提高交直流系统的稳定性，及直流功率输送的可靠性。其特点是当直流线路发生故障时，隔离所有换流器的闭锁信号，通过直流断路器跳闸断开故障，并在一段时间后，采取直流断路器重合闸来恢复直流系统。若直流断路器重合闸不成功，再立即闭锁该极换流器。