[发明专利]一种直流短路故障性质判别方法及直流系统重合闸方法

说明书

本发明公开了一种直流短路故障性质判别方法及直流系统重合闸方法，包括：当发生直流短路故障后耦合型机械式DCCB分闸，并将混合型MMC产生的预设交流检测信号注入到直流输电线路；检测位于直流输电线路端口的耦合型机械式DCCB输出端的直流电压响应值；当直流电压响应值小于预设的电压判据时，则直流短路故障为永久性故障，耦合型机械式DCCB的机械开关不闭合，等待直流输电系统线路故障检修；否则，直流短路故障为瞬时性故障，闭合耦合型机械式DCCB的机械开关；本发明避免耦合型机械式DCCB重合闸于永久性故障，降低柔性直流输电系统对耦合型机械式DCCB开断容量的要求，并且加快直流系统在瞬时性故障清除后的恢复速度。

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，更具体地，涉及一种直流短路故障性质判别方法及直流系统重合闸方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(Modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电系统具有有功无功解耦控制、谐波含量低、易拓展、不存在换相失败等特点，在新能源发电并网、区域电网异步互联、向无源系统供电等方面有着广阔的应用前景。考虑到远距离、大容量输电所存在的成本问题，柔直输电系统常采用架空线路进行大规模功率传输。架空输电线路发生瞬时性故障概率较高，因此需配置有效的重启方法，让系统在瞬时性故障消失后重新快速恢复正常运行以提高柔性直流输电系统的利用率。

基于全桥型子模块的全桥型MMC可通过闭锁绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)的方式来阻断故障电流，也可通过设计控制器主动控制直流故障电流。由于全桥型MMC所需功率器件数目是半桥型MMC的2倍，增加了换流器的成本和损耗。混合型MMC由全桥型子模块和半桥型子模块级联而成，可对直流电流进行控制，在故障期间主动限制故障电流，辅以低容量直流断路器隔离故障线路，成为兼具经济性与技术优势的选择。

柔性直流电网需考虑混合型MMC和直流断路器的配合以快速清除直流故障，使得健全系统可不间断运行。故障隔离后，先等待线路去游离完成，然后重新解锁换流器或重合闸直流断路器(DC Circuit Breaker,DCCB)，通过判断线路直流电压是否建立，来实现对故障性质的判断。如果直流电压恢复，则证明故障已清除，可以恢复系统的正常运行；如果直流电压无法恢复，则判断为永久性故障。这种重启方法存在一定的盲目性和重启时间选取不当的问题，当重启于永久性故障时会对系统造成二次危害，不利于系统的安全运行，并且二次开断的技术需求对直流断路器的开断容量以及耗散能量提出了更高要求。对于基于混合型MMC的架空柔直系统，其在直流故障期间仍可控制直流电压/电流，具备主动注入信号的能力。另一方面，耦合型机械式DCCB拓扑在主支路分闸后，换流支路仍串联于线路之中，为换流器注入信号的流通提供了路径。

因此，研究基于混合型MMC主动信号注入的自适应重合闸控制技术，是提高架空柔性直流电网运行可靠性的重要途径。

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直流短路故障性质判别方法及直流系统重合闸方法，旨在解决现有的柔性直流系统因无法识别直流短路故障性质导致重合闸于永久性故障的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种直流短路故障性质判别方法，包括：

当发生直流短路故障后耦合型机械式DCCB分闸，并将混合型MMC产生预设的交流检测信号注入到直流输电线路；

检测位于直流输电线路端口的耦合型机械式DCCB输出端的直流电压响应值；

当所述直流电压响应值小于预设的电压判据时，则直流短路故障为永久性故障；否则，直流短路故障为瞬时性故障；

其中，所述预设的交流检测信号的频率根据换流支路接入短路故障后的直流输电线路的谐振频率设定，实现所述预设的交流检测信号流经耦合型机械式DCCB的换流支路；