[发明专利]一种直流限流器及其与直流断路器的协调控制方法

说明书

本发明提供了一种直流限流器及其与直流断路器的协调控制方法，直流限流器包括第一通流支路、第一转移支路和限流支路，能够抑制故障电流的上升，为故障检测提供时间，且采用了大量的半控型器件，降低直流限流器的成本。本发明提供的直流限流器与直流断路器的协调控制方法从电流方向为正向和反向两方面，通过控制半控型器件的导通和关断实现直流限流器与直流断路器的协调控制，充分发挥了直流限流器和断路器的优势，同时避免了直流线路电感对切断电流速度的影响，缩短了故障电流的切断时间，延长了高压直流输电系统中设备的寿命，能够减小故障误判的概率，提高高压直流输电系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，具体涉及一种直流限流器及其与直流断路器的协调控制方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流输电具有高度模块化、有功无功灵活控制、可向无源负荷供电等优点，广泛应用于风电场并网、孤岛和弱电网供电以及城市供电等领域。基于柔性直流输电的多端直流电网技术能很好地解决新能源并网及消纳带来的“弃风”、“弃光”等问题。因此，多端柔性直流电网将在未来的电力系统中发挥更大的作用。

目前直流限流器与直流断路器已成为研究热点，已有多种方案可用于实际工程中。直流断路器拓扑原理复杂多样，根据直流断路器中关键开断器件的不同，可以将直流断路器分为机械式直流断路器、全固态式直流断路器、机械开关与固态开关相结合的混合式直流断路器。然而，现有技术仅停留在直流限流器与直流断路器分别独立控制的层面，当直流断路器切断故障电流时，如果直流限流器中的限流电感仍存在于电流通路中，会抑制故障电流的衰减，故障电流的切断时间较长，速度较慢，大电流超过高压直流输电系统中设备所能承受的电流应力，缩短了设备寿命。

发明内容

为了克服上述现有技术中因故障电流的切断时间较长而缩短了设备寿命且容易损坏设备的不足，本发明提供一种直流限流器及其与直流断路器的协调控制方法，直流限流器包括第一通流支路、第一转移支路和限流支路，第一通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至第一转移支路；第一转移支路，用于将第一通流支路上的故障电流转移至限流支路；限流支路，用于承载第一通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路，直流限流器与直流断路器的协调控制方法从电流方向为正向和反向两方面，通过控制半控型器件的导通和关断实现直流限流器与直流断路器的协调控制，缩短了故障电流的切断时间，提高了故障电流的切断速度，延长了高压直流输电系统中设备的寿命。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种直流限流器，包括：

第一通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至第一转移支路；

第一转移支路，用于将第一通流支路上的故障电流转移至限流支路；

限流支路，用于承载第一通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路。

所述第一通流支路包括快速机械开关和与快速机械开关串联的转换模块；

所述转换模块包括N个IGBT单元，N个IGBT单元以串联、并联或串并联结合方式组合，所述IGBT单元包括IGBT和与IGBT反并联的二极管，且至少其中一个IGBT的方向与其他IGBT的方向相反。

所述第一转移支路与第一通流支路并联，形成公共点A和公共点B；

所述第一转移支路包括正向转移支路和反向转移支路；

所述正向转移支路包括第一正向转移支路和第二正向转移支路；

所述反向转移支路包括第一反向转移支路和第二反向转移支路。