[发明专利]一种MMC直流短路故障检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种MMC直流短路故障检测方法及装置，本发明将换流站分为主站模式和从站模式，选择一个换流站作为主站，其他换流站作为从站，主站逐渐抬升直流电压，从站通过直流电流反馈值与直流电流参考值之差，跟踪恢复主站的直流电压，当主站抬升的直流电压持续小于第一设定值的时间为T1时，判定直流短路故障仍然存在。本发明在整个故障检测过程中不需要进行站间通讯，不需要增加其他检测设备，仅借助原有直流电压、电流传感器即可实现短路故障的检测，为直流短路故障未完全清除后提升直流电压提供可靠保证，且不会造成二次短路、子模块快速放电被旁路及换流器闭锁跳闸的问题。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种MMC直流短路故障检测方法及装置。

背景技术

目前，随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的柔性直流输电技术日益受到重视。模块化多电平换流器(Modularmultilevel converter，MMC)是柔性直流输电系统应用电压源换流器中的一种，它由多个子模块按照一定的方式连接而成，通过控制各个子模块IGBT组的投入和切除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。

传统的模块化多电平换流器中，通常采用半桥式子模块作为基础单元，以降低换流器的建设成本。传统半桥式子模块MMC在直流短路故障发生时无法通过自身特性迅速抑制故障电流，必须依靠交流断路器或直流断路器才能清除故障电流。该方法的缺点在于：由于交流断路器的响应时间较长，可能导致保护不及时而造成换流器的过流损坏；此外，配置直流断路器会提高对设备的技术要求，增加系统成本。

为了解决上述问题，有学者提出采用全桥子模块或箝位双子模块MMC来解决换流器过流损坏的问题：在短路故障后，通过迅速闭锁换流器，利用全桥子模块中二极管的反向阻断能力迅速抑制故障电流，实现直流故障的清除。但是换流器闭锁后，子模块电压会随着自身损耗而逐渐降低，最终由于电压不足而被旁路，换流器跳闸，导致柔性直流输电系统不能从故障中快速恢复，增加柔性直流输电系统从故障中恢复的时间。因此，又有学者提出采用在传统半桥子模块MMC中加入足够数量的全桥子模块，如图1所示，利用全桥子模块输出负电平的能力，在维持交流侧并网的情况下将直流电压降低至零，从而迅速抑制故障电流，不闭锁状态下实现直流故障穿越。

但该方法在故障后重新建立直流电压之前，需要先检测直流短路故障是否已经完全清除，否则在直流短路故障未完全清除时就提升直流电压，必然会造成二次短路故障，引起子模块快速放电被旁路、换流器闭锁跳闸，因此，只有在确认直流短路故障已经清除时才能进行升压。

因此，非常有必要提出一种安全、高效的直流短路故障状态检测方法，能够有效解决零直流电压控制与直流电压升压之间的矛盾，在直流侧无过电压和过电流、交流侧维持并网及无功补偿的前提下准确判断直流短路故障是否已经清除，为直流电压恢复做好准备。

发明内容

本发明的目的是提供一种MMC直流短路故障检测方法及装置，用于解决直流短路故障未完全清除时就提升直流电压导致的二次短路故障问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种MMC直流短路故障检测方法，包括以下方法方案：

方法方案一，包括以下步骤：

选择一个换流站作为主站，其他换流站作为从站；所述主站将直流电压从零开始提升，提升过程中实时检测直流电压，所述从站根据直流电流反馈值与直流电流参考值之差，同步跟踪主站的直流电压；当所述直流电压持续小于第一设定值的时间为T1时，判定直流短路故障仍然存在。

方法方案二，在方法方案一的基础上，当直流短路故障仍然存在时，控制所述主站为零直流电压控制状态。

方法方案三，在方法方案一的基础上，当所述直流电压持续大于或等于第一设定值的时间为T2时，判定直流短路故障已经清除，主站继续提升直流电压，直至提升至直流电压额定值。