[发明专利]一种高压直流断路器的合闸控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流断路器的合闸控制方法，属于断路器技术领域。

背景技术

柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性、抑制系统频率和电压的波动、提高并网交流系统的稳态性能。随着化石能源的日益枯竭和改善环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整，大规模开发和利用新能源势在必行。

随着柔性直流输电往更高电压和更大容量发展，柔性直流输电应用于架空线输电实现我国能源资源优化配置的客观要求，也是电网技术发展的未来趋势。由于架空线发生故障的概率较高，雷击等原因可能导致线路杆塔等的过电压击穿，发生直流线路瞬时性短路故障。柔性直流输电系统通过配置高压直流断路器来快速隔离故障，如何快速恢复系统运行是工程应用中亟需解决的问题。直接重合高压直流断路器空充直流线路会出现过电压和系统振荡问题。在高压直流断路器外串联配置并联连接的电阻和旁路开关，可以对线路进行预充电来降低合闸操作产生的过电压，但是额外增加了场地和成本。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种高压直流断路器的合闸控制方法，通过逐组闭合分断支路的分断单元，经由处于分断状态的分断单元的非线性电阻使输电系统平稳充电，从而有效降低合闸操作引起的过电压和系统振荡，保证输电系统的可靠安全运行。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压直流断路器的合闸控制方法，所述高压直流断路器包括相互并联连接的通态支路和分断支路，所述通态支路包括相互串联的机械开关和通态阀组，所述分断支路包括至少一个相互串联连接的分断单元，所述分断单元包括相互并联连接的分断阀组和非线性电阻；所述高压直流断路器的合闸控制方法首先闭合分断支路，然后闭合通态支路，最后分断分断支路；

所述闭合分断支路为逐组闭合分断支路中的分断单元，每组分断单元包括至少一个分断单元。

在所述逐组闭合分断支路的分断单元过程中，通过处于分断状态的分断单元的非线性电阻给输电系统充电。

进一步地，所述逐组闭合分断支路的分断单元，其每组数量及其闭合顺序由输电系统过电压水平U_max和合闸允许最大时间T_max决定；任意一组投入后，满足冲击电压不大于两倍输电系统过电压水平U_max；所有组全部投入时间不大于工程要求的合闸允许最大时间T_max。

进一步地，在所述逐组闭合分断支路中的分断单元过程中，闭合当前组分断单元后判断输电系统是否发生故障；若未发生故障，继续闭合下一组分断单元，直至所有组分断单元全部闭合后再继续下一步操作；若发生故障时，则分断所有组已闭合的分断单元，并结束合闸操作。

进一步地，所述输电系统故障，包括线路故障、换流站故障和直流断路器故障。

进一步地，所述闭合分断支路为解锁分断单元中分断阀组的半导体开关器件，分断分断支路为闭锁分断单元中分断阀组的半导体开关器件。

进一步地，所述闭合通态支路为闭合机械开关和闭合通态阀组。

进一步地，所述每组数量和闭合顺序可以预先设定，也可以在线计算确定与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)利用分断支路中的非线性电阻对输电系统进行预充电，有效节约了成本和占地面积。目前，现有技术，如柔性直流输电换流阀(VSC)、统一潮流控制器(UPFC)、静止无功发生器(SVG)等装置，均是通过额外增加充电电阻和旁路开关来实现。

2)充分利用非线性电阻，在系统约束条件下，逐组闭合分断支路中的分断单元，从而消除合闸操作引起的冲击过电压和系统振荡、消除因此对系统其它重要设备产生的负面影响，大大提升整个系统运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的高压直流断路器的合闸控制方法的流程图。

图2是高压直流断路器的拓扑基本结构。

图3是直流输电系统配置高压直流断路器的等效电路图。

图4是目前高压直流断路器的合闸控制方法下的电压波形(图中pu为直流线路电压标幺值)。

图5是本发明提供的高压直流断路器合闸控制方法下的电压波形(图中pu为直流线路电压标幺值)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。