[发明专利]一种直流系统分散电容配置的故障限流方法

说明书

本发明涉及一种直流系统分散电容配置的故障限流方法，包括：原直流系统换流站直流侧出口设置有集中并联电容，此故障限流方法取消所述的集中并联电容，并将直流系统与换流站直流母线相连的各条线路的首端分布配置线路分散电容，并在直流母线和各分散电容之间增加电力二极管阀组，其阳极连接直流母线；设第k条线路上的f点发生短路故障，在换流站闭锁之前，故障线路k对应保护动作，线路k直流断路器动作，至此隔离故障线路；换流站出口直流母线发生短路故障时，母线保护动作，所有母线相连的直流断路器动作，隔离直流故障。

技术领域

本发明涉及直流系统控制保护领域。不同于传统限流措施，该方法通过直流系统电容配置方案以达到限制直流故障电流的目的。

背景技术

直流故障限流和故障隔离是直流系统发展的关键技术。由于直流系统故障阻尼小，故障发展迅速，故障峰值电流大，因此对直流系统继电保护和直流断路器的性能提出了严苛的要求。因此，采取适当的措施延缓故障发展速度，限制故障电流水平，对直流系统故障穿越、安全稳定运行以及供电可靠性具有重要意义。目前，对直流系统故障限流的相关研究，多停留在故障限流设备推陈出新及其优化上，提出了多种类型的直流故障限流器，如固态限流器、超导限流器等。这些限流方案以限制故障电流水平、延缓故障电流上升为目标，并以对直流系统正常运行及暂态响应过程的影响最小化为评价标准，通过材料种类、拓扑形式和控制方式的发明创新，提出了许多理论上可行的方案。目前，直流电网示范工程中使用常规直流电抗器进行限流，而控制方式或拓扑结构较为复杂的限流设备大多停留在理论和实验室阶段。针对这一研究现状，有必要对直流系统故障限流方式进行研究，提出对正常运行影响小，且能有效限制故障电流的方案。

发明内容

针对直流系统直流故障发展速度快、故障危害大、直流故障电流开断技术难度大的问题，本发明提出一种直流系统分散电容配置的故障限流方法，并给出了对应的故障穿越控制和故障清除后恢复供电的策略，达到降低直流故障电流水平，增强健全网络故障穿越能力的目的。技术方案如下：

一种直流系统分散电容配置的故障限流方法，包括如下的几个方面：

(1)原直流系统换流站直流侧出口设置有集中并联电容，此故障限流方法取消所述的集中并联电容，并将直流系统与换流站直流母线相连的各条线路的首端分布配置线路分散电容，并在直流母线和各分散电容之间增加电力二极管阀组，其阳极连接直流母线，定义线路分散电容的设计值为C_{d_i}(i＝1,2,…,n)，与各出线额定功率成正比，所有分散电容值之和等于原直流系统的集中并联电容C₀；定义电力二极管阀组为由M个支路并联形成的电力二极管集合，每个支路由N个电力二极管串联而成；

(2)设第k条线路上的f点发生短路故障，在换流站闭锁之前，故障线路k对应保护动作，线路k直流断路器动作，至此隔离故障线路，从故障发生到故障被隔离的暂态期间内，由于电力二极管的单向导通作用，仅故障线路k的分散电容C_{d_k}和换流站向故障点馈入故障电流；故障被线路k首端的断路器跳闸清除后，其重合或恢复供电的策略与断路器的安装位置有关，线路断路器安装在分散电容的母线侧时，在合闸过程中应加入启动电阻，线路断路器安装在分散电容的线路侧时，直接合闸，无需启动电阻；

(3)换流站出口直流母线发生短路故障时，母线保护动作，所有母线相连的直流断路器动作，隔离直流故障，在故障处理期间，由于二极管的单向导通作用，仅换流站向母线故障点放电，且仅换流站与直流母线之间的断路器需开断故障电流，其余线路断路器的开断电流为零。

本发明针对直流系统直流故障发展速度快、故障危害大、直流故障电流开断技术难度大的问题，提出一种直流系统分散电容配置的故障限流方法，及对应的故障穿越控制和故障清除后恢复供电策略，降低了直流故障电流水平，并增强了健全网络故障穿越能力。具体阐述如下：