[发明专利]基于故障限流器的混合级联型直流故障穿越系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于故障限流器的混合级联型直流故障穿越系统及控制方法，将故障限流器设置于混合级联型直流受端高端LCC直流出口和对应混合级联型直流受端低端MMC的直流入口之间；LCC发生换相失败故障后，故障限流器控制系统检测到MMC直流电流达到故障限流器启动判据电流，将限流电阻投入，抑制直流故障电流，避免MMC阀组闭锁；受端低端MMC发生单极接地故障时，故障限流器借助自身拓扑阻断正常MMC和故障MMC向故障点的放电回路，保护MMC阀组。本发明通过简单的控制实现受端高端LCC换相失败故障的穿越，且恢复过程良好，不需要任何控制受端即可实现受端低端MMC单极接地故障的穿越，且故障限流器未采用全控型器件，同时规避了大容量直流断路器的研制问题。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体为基于故障限流器的混合级联型直流故障穿越系统及控制方法。

背景技术

送端采用LCC，受端采用高端LCC与低端半桥MMC并联组(MMCB)直接串联的混合级联型直流输电系统结合了LCC与MMC各自优势，且天然具有穿越直流线路故障能力，此外，受端低端MMCB可为高端LCC提供一定的无功支撑，降低LCC发生换相失败风险。

晶闸管阀组具有十倍过流裕度，然而MMC采用的全控型器件IGBT较为脆弱，仅可耐受两倍额定电流的过流。受端高端LCC发生换相失败故障时，直流故障电流迅速增大，一旦超过IGBT两倍过流限制，保护系统将闭锁MMC阀组，混合级联型直流将出现功率传输中断，不利于电网的安全稳定运行；MMC直流侧单极接地故障发生时，由于半桥MMC不具备直流故障穿越能力，故障MMC和正常MMC的子模块电容均向故障点放电，对MMC阀组造成严重危害。

针对LCC换相失败故障，现有研究多集中在LCC换相失败故障的判别和预防，未见有关混合级联型直流LCC换相失败危及MMC阀组正常运行相关解决办法的报道；针对半桥MMC无法穿越直流故障的问题，现有研究(张东寅,范志华,许汉平,等.LCC与FH-MMC混合直流输电系统直流单极接地故障穿越控制策略[J].高电压技术,2020,46(06):2072-2080.)通过使用全桥型MMC在直流故障时输出负电压实现故障穿越，但全桥型MMC大大增加了系统成本；(魏晓光,杨兵建,汤广福.高压直流断路器技术发展与工程实践[J].电网技术,2017,41(10):3180-3188.)针对于直流电网，通过直流断路器切除故障MMC，实现直流故障隔离，维持系统健全部分供电持续性，但不适用于混合级联型直流。因此，混合级联型直流尚无穿越LCC换相失败故障及MMC直流单极接地故障的有效方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于故障限流器的混合级联型直流故障穿越方法，以克服目前混合级联型直流受端LCC换相失败故障和MMC单极接地故障穿越能力不足的问题。技术方案如下：

一种基于故障限流器的混合级联型直流故障穿越系统，包括多个故障限流器及其控制器，各故障限流器设置于混合级联型直流受端高端LCC直流出口和对应混合级联型直流受端低端MMC的直流入口之间；

当混合级联型直流受端高端LCC发生换相失败故障时，故障限流器控制器检测MMC直流电流达到故障限流器启动判据电流I_set时，将限流电阻投入，抑制直流故障电流，以避免MMC阀组闭锁；

当某个混合级联型直流受端低端MMC发生单极接地故障时，故障限流器借助自身拓扑阻断正常MMC和该故障MMC向故障点的放电回路，以保护MMC阀组。