[发明专利]一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法

说明书

本发明提供了一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法，涉及柔性直流输电技术领域，能够在避免整个柔性直流电网停运的前提下，解决直流断路器失灵所引起的短路故障无法彻底清除的问题。该方法包括：向全部第一目标直流断路器发送跳闸指令，并向全部第二目标直流断路器和全部目标交流断路器发送备用指令；检测各第一目标直流断路器是否在预设时间内成功跳闸，如果至少有一个第一目标直流断路器未在预设时间内成功跳闸，则向邻近未跳闸的断路器的第二目标直流断路器和目标交流断路器发送跳闸指令，且将邻近未跳闸的断路器的目标直流换流器闭锁。上述方法应用于基于模块化多电平换流器的柔性直流电网中。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法。

背景技术

近年来，随着基于绝缘栅双极晶体管(英文名称：Insulated Gate BipolarTransistor，简称IGBT)全控器件的柔性直流技术及工程应用的发展，基于电压源型直流换流器(英文全称：Voltage Source Converter，简称VSC)的柔性直流电网技术受到了越来越多的关注。电压源型直流换流器有多种结构，其中模块化多电平换流器(英文名称：ModularMultilevel Converter，简称MMC)作为一种新型的电压源型直流换流器结构，相比于传统的低电平电压源型直流换流器，具有开关损耗小、开关频率低、对器件开关一致性要求不高、模块化结构便于扩展和适用于高电压场合等优点，是未来直流电网换流站的优选拓扑方案之一。

当前的柔性直流电网主要采用基于半桥型子模块(英文名称：Half Bridge SubModule，简称HBSM)的模块化多电平换流器。如图1所示，基于半桥型子模块的模块化多电平换流器由6个桥臂构成，每个桥臂由一个电抗器L₀和n个半桥型子模块SM1～SMn串联而成，每一相上下两个桥臂结合在一起称为一个相单元。如图2所示，每个半桥型子模块包括绝缘栅双极晶体管T1、T2，分别与T1、T2反并联的二极管D1、D2，及电容器C₀。通过改变接入模块化多电平换流器的半桥型子模块的数量和参数，可以满足不同功率、电压等级和谐波参数的要求，便于实现集成化设计，缩短工程周期，节约成本。

然而，上述模块化多电平换流器存在如下缺陷：由于柔性直流电网直流侧发生短路故障时，半桥型子模块中与绝缘栅双极晶体管反并联的二极管可继续馈入短路电流，并且直流侧短路电流上升速度快、不具备自然过零点，造成柔性直流电网直流侧短路故障难以清除。目前清除柔性直流电网直流侧短路故障的主要方法之一为：使用高压直流断路器在数毫秒内选择性切断故障线路，保护非故障线路供电不受影响。这种方法必须基于直流断路器成功动作这一前提条件，但是由于目前直流断路器制造工艺不成熟，因此存在保护系统发出跳闸信号而直流断路器失灵拒绝跳闸的状况，导致不能彻底清除短路故障，电网中设备元件继续承受短路电流。针对这种状况，现有的保护策略是跳开全部交流侧交流断路器，但这会导致整个柔性直流电网停运，并且重新启动的时间较长，系统的利用率和供电可靠性较低。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法，以在避免整个柔性直流电网停运的前提下，解决直流断路器失灵所引起的短路故障无法彻底清除的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种清除柔性直流电网直流侧短路故障的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：向全部第一目标直流断路器发送跳闸指令，同时向全部第二目标直流断路器和全部目标交流断路器发送备用指令；其中，所述第一目标直流断路器为故障线路上的直流断路器；所述第二目标直流断路器为与所述第一目标直流断路器所连母线相连且邻近所述第一目标直流断路器的直流断路器；所述目标交流断路器为与所述第一目标直流断路器所连母线相连的直流换流器对应的交流断路器。