[发明专利]一种含直流断路器的柔性直流输电系统自适应重合闸方法

说明书

本发明公开了一种含直流断路器的柔性直流输电系统自适应重合闸方法，包括在发生直流故障且直流断路器动作后，经过预设延时保证故障线路去游离；在直流断路器的主动配合下，换流器通过主动控制将电压信号注入到故障线路，检测反射电压的极性，若反射电压的极性与电压信号的极性相同，判定故障为瞬时性故障，对故障线路进行重合闸操作；若反射电压的极性与电压信号的极性相反，判定故障为永久性故障，不重合直流断路器，进行故障定位。本发明提供的自适应重合闸方法通过判断故障性质控制断路器是否进行重合闸，从而防止断路器重合闸于永久性故障而对系统造成的二次冲击，反射电压的极性可以明显区分所有的故障类型，可靠性高。

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，更具体地，涉及一种含直流断路器的柔性直流输电系统自适应重合闸方法。

背景技术

基于MMC(Modular multilevel converter)，模块化多电平换流器)的直流输电技术凭借其模块化结构、谐波含量低、自启动、功率解耦控制、开关损耗低等特点，在新能源发电、异步互联、城市电网增容、向无源系统供电、连接弱交流电网等方面有着广阔的应用场景。考虑到输电距离、电压等级以及成本问题，柔直系统常采用架空线路进行大规模功率传输。架空线路工作环境恶劣，故障发生概率高；同时故障电流上升速度快、幅值大，给换流站和系统的安全运行造成危害，因此需在线路上安装DCCB(Direct Current CircuitBreaker，直流断路器)来进行故障隔离。

架空线故障大多数是瞬时性故障，因此故障隔离后，应快速进行系统重启，以恢复系统的供电，从而提高系统的可靠性。目前工程上常采用自动重合闸方案进行故障重启。该方法的最大问题在于不能判断故障性质，一旦重合于永久性故障，将会对系统和换流站造成二次危害，且二次分闸进一步增加了直流断路器的开断容量需求。以中国的张北工程为例，无论是混合式直流断路器还是机械式直流断路器，二次分闸需要的开断容量高达100余MJ，高于故障隔离期的一次分闸。这给断路器避雷器配置以及拓扑的设计带来了更大的挑战。为提高重合闸的成功率以及系统的安全性，将在断路器合闸之前，进行故障性质的判断。若判断结果为瞬时性故障，则断路器应立刻进行合闸；若判断结果为永久性故障，则需进行故障测距，安排维修工作。这种通过预先判断故障性质的重合闸方法称为“自适应重合闸”。

针对交流系统的自适应重合闸研究，存在一系列成熟的方案。与交流系统相比，直流线路不存在线路换位、分支等因素的影响，因此健全极线路与故障极线路的耦合作用较小。这一特点使得交流系统的自适应重合闸方案不能很好地应用于直流系统中。

基于以上考虑，不少学者提出了适用于直流系统的自适应重合闸方案。例如可以利用正负极直流电压的差异性实现永久性故障的辨识。然而该方法反映高阻故障能力差。为提高对高阻故障的灵敏性，还可以通过将换流站运行于不控整流模式来进行故障性质的判断，进而实现系统的重启。然而运行模式的改变将会使得操作复杂化，并带来稳定性问题。另外还有人提出了主动式自适应重合闸方案，该方案采用级联的断路器主动电压信号的方法，实现故障性质的判别。这种电压信号的故障识别方案，具有较高的可靠性与安全性，且无需添加额外的设备与投资。然而，该方案所采用的断路器拓扑是级联型断路器，具有局限性，仅适用于含级联型高压直流断路器的系统。

综上所述，为提高系统的可靠性与换流站安全性，需对故障隔离后的直流系统进行自适应重合闸。而自适应重合闸的关键问题在于对故障性质进行判断。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种含直流断路器的柔性直流输电系统自适应重合闸方法，旨在解决现有自适应重合闸方案可靠性不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种含直流断路器的柔性直流输电系统自适应重合闸方法，包括：

(1)在发生直流故障且直流断路器动作后，经过预设延时保证故障线路去游离；