[发明专利]适用于柔性直流电网的电流转移型故障限流器控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于柔性直流电网的电流转移型故障限流器及其控制方法，故障限流器由限流支路与电流转移支路并联构成，限流支路为直流电抗器；电流转移支路包括H桥、半控单元和全控单元；H桥由四个二极管桥臂(11)(12)(13)(14)构成；半控单元由多个串联晶闸管T_J1～T_JM并联一个集中式MOV构成；全控单元由多个串联IGBT模块T_G1～T_GN并联分散式MOV构成；半控单元(2)与全控单元(3)同向串联后连接到H桥上两桥臂(11)(13)的共阴极点和下两桥臂(12)(14)的共阳极点。本发明能大大减小直流电抗器对系统暂态响应速度的不利影响，提高系统稳定性；同时能够消除直流电抗器对直流断路器故障电流清除速度的不利影响，提高故障隔离速度。

技术领域

本发明涉及柔性直流电网领域，一种适用于柔性直流电网的电流转移型故障限流器控制方法。

背景技术

基于电压源型换流器(voltage source converter，VSC)的柔性直流输电在降低输电损耗、减少供电走廊、提高供电质量、实现新能源发电的大规模集中接入等方面具备突出优势。其中，多换流站经直流线路直接互连的柔性直流电网由于具备更高的供电可靠性，因而成为柔性直流输电技术的主要发展方向。然而，柔性直流电网阻尼很小，直流故障发展速度极快(故障电流急剧上升、直流电压迅速跌落)，现有保护与直流断路器动作速度难以匹配直流故障发展速度。

针对上述问题，有必要配置有效的直流故障限流措施，限制直流故障电流快速上升、直流电压迅速跌落，延缓故障发展速度、减小故障危害，并使得保护与断路器动作速度能够与故障发展速度相匹配，防止MMC换流站由于过流而快速自闭锁(退出运行)，实现健全网络的可靠故障穿越。

目前，柔性直流电网典型的直流故障限流方法主要是直接在直流线路上安装直流电抗器，该方法能够有效限制直流故障电流上升速度。但是柔性直流电网主要由电压源型换流器构成，大量装设直流电抗器会导致其丧失电流快速调节的能力，大大降低潮流突变时的暂态响应速度，减小系统稳定性。而且，会导致直流断路器的故障电流清除时间大大增加，故障隔离速度大大减小，不利于健全系统的快速恢复和故障线路绝缘的快速恢复。为此，在实现直流故障限流的同时，尽量减小对系统的不利影响、实现与直流断路器的有效配合成为柔性直流电网限流技术研究需解决的核心问题。

发明内容

针对目前柔性直流电网保护与断路器动作速度无法保证直流故障后剩余网络的安全可靠穿越、现有限流技术会对系统造成不利影响且无法实现与直流断路器的匹配协调等问题，本发明提出了一种适用于柔性直流电网的电流转移型故障限流器控制方法，实现了直流故障电流的有效限制，限流、保护与直流断路器之间的协调配合，并减小了对直流电网正常运行时的不利影响。

本发明的一种适用于柔性直流电网的电流转移型故障限流器控制方法，该故障限流器由限流支路与电流转移支路并联构成，其中，限流支路为直流电抗器；电流转移支路包括H桥、半控单元和全控单元；H桥由四个二极管桥臂(11)(12)(13)(14)构成；半控单元由多个串联晶闸管T_J1～T_JM并联一个集中式MOV构成；全控单元由多个串联IGBT模块T_G1～T_GN并联MOV构成，其中MOV分散并联于每一个IGBT模块；半控单元(2)与全控单元(3)同向串联后连接到H桥上两桥臂(11)(13)的共阴极点和下两桥臂(12)(14)的共阳极点；所述控制方法具体包括以下处理：

在直流电网正常稳态运行状态下：限流器电流转移支路内的串联晶闸管T_J1～T_JM和串联IGBT模块T_G1～T_GN门信号均置零；此时直流电抗器接入在直流线路上，在直流故障后能够立即起到限流作用；此外由于限流器内的串联晶闸管、串联IGBT模块等电力电子固态开关在系统正常稳态运行时不导通电流，因此不会产生额外的功率损耗；