[发明专利]一种基于换流器控制协同的直流系统自适应重启方法

说明书

本发明涉及一种基于换流器控制协同的直流系统自适应重启方法。该方法针对LCC‑MMC混合直流输电系统，利用LCC向故障线路注入电压前行波F_tw，若故障消失，F_tw将沿线路传播至MMC处并发生反射，此时在LCC处检测得到反行波B_tw1；若故障存在，F_w将沿线路传播至故障点处并发生反射，此时在LCC处检测得到反行波B_tw2。当F_tw在健全线路传播时，结合行波在架空线路上的传播过程解析以及直流断路器的边界反射系数，可估算反射至LCC处的反行波B_twe。通过比较估算反行波B_twe和实测反行波B_tw之间的波形差异，可在系统重启前主动判断故障是否消失，避免直流系统重启于故障。

技术领域

本发明涉及电力系统保护和控制技术领域，具体说是一种基于换流器控制协同的直流系统自适应重启方法。

背景技术

混合直流兼具基于电流源换流器(Line Commuted Converter，LCC)的常规直流和基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流的技术优势，既可降低换相失败风险，又可实现大容量、低成本、远距离输电和组网运行，我国已率先开展混合直流输电系统研究与建设。

作为新兴技术，混合直流相关理论和应用研究还比较薄弱。为保障混合直流输电系统的可靠运行，国内外学者对其展开了部分研究，主要涉及拓扑结构设计、控制策略优化、故障电流解析及线路保护测距，而有关线路故障后的系统恢复技术研究还相对欠缺。

架空线路作为高压大容量混合直流输电系统电能的主要传输通道，发生瞬时性故障概率较高。为保证系统的安全稳定运行及功率快速恢复，需要深入分析混合直流线路发生瞬时性故障与永久性故障的特征差异，优化系统恢复策略，研究适用于混合直流系统的自适应重启技术具有理论与现实意义。

混合直流同时包含LCC与MMC换流器，在故障清除策略方面，LCC通过移相、闭锁触发脉冲、投旁通对等方式清除故障，实现系统的快速再启动；MMC一般通过跳直流断路器(Direct Current Circuit Breaker，DCCB)、投入可控避雷器、全桥(混合桥)MMC降压、断开交流断路器等措施实现故障隔离与清除。混合直流的新结构和新特征对故障清除后的系统恢复技术提出了新要求。

但目前已投运的混合直流工程仍沿袭LCC-HVDC、MMC-HVDC系统现有的故障清除与系统恢复方案。其中，LCC-HVDC系统主要利用LCC的控制特性来恢复电力传输，称为直流线路故障重启(DC-line fauk recovery sequences，DFRS)。DFRS主要包括三个阶段：移相，通过将整流侧触发角调整至160°实现故障电流清除；去游离，当直流电流下降到零后，经过一段较长的固定去游离时间，使故障点恢复绝缘；重启，在固定的去游离时间(300-500ms)后，DFRS控制器减小整流器的触发角，并以额定电压或75％的额定电压重新启动。若故障消失并且去游离时间足够长，则直流电压可以成功恢复；若重复DFRS2-3次，直流电压仍低于0.1p.u，LCC被闭锁并判别为永久性故障。

对于配置直流断路器的柔性直流输电系统，多采用经固定去游离时间的自动重合闸策略恢复系统功率传输。ABB公司提出的自动重合闸策略可通过检测断路器合闸后的直流侧电压能否成功建立以识别永久性故障。若能够建立直流电压，表明故障已经消失，为瞬时性故障，可以将断路器合闸恢复功率传输；若直流电压无法建立，则为永久性故障，应立即重新跳开直流断路器。对于采用全桥子模块闭锁清除故障的柔性直流系统，故障重启方法为在闭锁换流器清除故障电流并经历一段时间的去游离过程以后，重新解锁换流器，通过检测直流电压能否正常建立来判断故障是否消失。