[发明专利]一种适用于直流断路器重合闸方法

说明书

本发明公开了一种适用于直流断路器新型重合闸方法，该方法所基于的多端真双极直流输电系统中每一端均包括直流电网的架空线Line、装设在架空线线路两端的机械式直流断路器DCCB₁、DCCB₂，跳闸线路两侧只需其中一端DCCB₁或DCCB₂来实现依据故障性质判断结果的重合闸策略；该方法的实现流程包括故障性质识别阶段和线路电压恢复检测阶段。与现有技术相比，本发明准确识别永久性故障与瞬时性故障，而且在判别过程中仅重合了直流断路器的剩余电流开关(RCB)，换流站与故障线路通过断路器的换流支路和吸能支路连接，避免了重合于永久性故障时的过流冲击，保证了直流系统的安全。

技术领域

本发明涉及直流输电系统继电保护领域，具体涉及一种基于机械式直流断路器的重合闸策略。

背景技术

随着直流保护与直流断路器技术的快速发展，多端互联的柔性直流电网大范围工程推广应用得以实施。相比于直流电缆，以架空线路实现电能传输具有更大的经济优势。然而，由于架空线路裸露在空气中，无绝缘外壳，极易受自然环境影响，发生故障的概率较高，且多为瞬时性故障。针对这一现状，有必要设计一种适用于机械式直流断路器的新型重合闸策略，以实现故障性质的可靠判断，并且确保永久性故障情况下不会对系统造成二次冲击，确保在瞬时性故障情况下被切除线路的快速供电恢复。架空线路中的短路故障大多数为瞬时性故障，有效的重合闸策略能够大大缩短停电时间，提高系统供电可靠性。传统交流输电系统自动重合闸直接应用于柔性直流电网会导致严重的二次冲击。而目前针对直流电网的重合闸策略主要以混合式直流断路器为研究背景，适用于机械式直流断路器的自适应重合闸策略研究尚处于空白阶段。

与交流系统的高压断路器不同，应用于柔性直流电网的直流断路器具有更为复杂的故障电流开断原理与电路拓扑结构，因此其重合闸过程更为复杂；而且直流电网中应用了大量基于电力电子器件的设备，对重合闸期间的二次过流耐受能力也远远弱于交流同步机设备。直流电网中直流断路器重合闸策略的设计与具体的直流断路器类型高度相关，文献“Sequential auto-reclosing method for hybrid HVDC breaker in VSC HVDClinks”提出了一种顺序自动重合闸策略，采用顺序重合主断路器模块的方法限制重合于永久性故障时的过电流，并通过故障检测算法来确定故障是否消失。文献“DC Line FaultIdentification Based on Pulse Injection From Hybrid HVDC Breaker”通过主断路器中固态设备的开关控制，实现了向直流故障线路注入电压脉冲。并提出基于行波的故障定位算法识别故障性质的方法。然而，上述研究均利用了混合式直流断路器的拓扑结构特点，对于配备机械式直流断路器的直流电网并不适用。

对于多端直流输电系统，在架空线路两侧装设直流断路器以确保发生故障时有选择性切除故障线路。目前适用于高压直流电网的直流断路器包括混合式直流断路器与机械式直流断路器。相对于混合式高压直流断路器，机械式高压直流断路器具有可靠性高、损耗小、成本低、占地面积小且可直接户外布置等优势。因此机械式直流断路器在高压直流电网中具有很好的应用前景。机械式直流断路器的拓扑结构可以划分为三个部分，分别是(1)由快速真空开关构成的通流支路；(2)由预充电电容、电感元件以及触发单元构成的转移支路；(3)由避雷器构成的吸能支路。除此之外，断路器一侧还接有用于断开剩余电流的剩余电流开关。

如何实现适用于机械式直流断路器的自适应重合闸策略是本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

针对以架空线路作为电能传输媒介、并配备机械式直流断路器的多端直流系统，本发明提出了一种适用于直流断路器重合闸方法，能够准确识别故障性质、并且不会对直流系统产生二次过流冲击的自适应重合闸策略。