[发明专利]故障排除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于电压源变换器的故障排除的方法。

背景技术

在电力传输网络中，为了经由架空线和/或海底电缆进行传输，交流(AC)电力通常被转换为直流(DC)电力。这种转换免去对由传输线或电缆施加的AC电容性载荷效应进行补偿的需要，并且从而降低电线和/或电缆电力传输的每公里成本。

这种AC到DC电力的转换还被用于有必要互连运行于不同频率的AC网络的电力传输网络中。在任何这种电力传输网络中，在AC与DC电力之间的每个接口处均需要变换器以实现所需的转换。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于互连DC网络和AC网络的电压源变换器(VSC)的故障排除的方法，所述电压源变换器经由一个或多个DC电路中断设备被连接到所述DC网络，所述方法包括以下步骤：

(a)检测所述DC网络中的故障；

(b)实施主保护序列，其中实施所述主保护序列的步骤包括实施包含以下步骤的第一子序列：

i.断开所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备，

ii.将所述电压源变换器的DC电力等级(power order)设置为零，以及

iii.控制所述电压源变换器以与所述AC网络交换无功功率，

其中实施所述主保护序列的步骤可以包括以下步骤：

a.对重新闭合时间计时；

b.实施所述第一子序列；

c.检查是否已经过所述重新闭合时间；以及

d.如果还未经过所述重新闭合时间，那么重复所述第一子序列。

并且其中实施所述主保护序列的步骤还包括：如果已经过所述重新闭合时间，那么实施第二子序列的步骤，所述第二子序列包括以下步骤：

i.闭合所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备；

ii.将所述电压源变换器的DC电力等级设置为低于所述电压源变换器的故障前DC电力等级的非零电平；

iii.控制所述电压源变换器以与所述AC网络交换无功功率；

iv.检测所述故障是否还存在于所述DC网络中；以及

v.如果在所述DC网络中没有检测到所述故障，那么将所述电压源变换器的所述DC电力等级恢复为其故障前值，以及如果在所述DC网络中检测到所述故障，那么重复实施主保护序列的步骤。

断开一电路中断设备指的是使用电路中断设备来断开一闭合的电路以中断该电路中的电流流动，而闭合一电路中断设备指的是使用电路中断设备来闭合一断开的电路以允许电路中的电流流动。

电路中断设备可以是能够中断电路中电流的任意设备。这种电路中断设备可以是电路断路器，但不限于此。

发生在DC网络中一个或多个故障的发生可以导致流过DC网络的一个或多个故障电流。故障可以例如是在DC输电电缆两端具有低阻抗的短路形式。由于绝缘的损坏或击穿、雷击、导体的移动或其他由于外部物体导致的导体之间的意外桥接，可能发生上述情况。

在DC网络中存在一个或多个故障对VSC可能是不利的。变换器的固有设计有时意味着在这种条件下不能限制电流，导致高故障电流的发展。

根据本发明的方法允许通过断开所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备以便从DC网络分离VSC，从而排除在DC网络中检测到的故障。通过局部地运行所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备，或者远程地发送控制信号至所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备，可以断开所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备。从DC网络分离VSC中断了来自AC网络的电流供应，该电流的供应经由VSC为DC网络中的故障提供能量。这允许故障被排除。例如，当故障是外部闪络(flashover)的形式时，断开所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备从DC网络去除了DC侧环流，这允许故障被快速消电离。

与此同时，控制VSC以与AC网络交换无功功率，以便提供对AC网络的AC电压电平的控制。这免除了AC网络中AC欠电压或过电压的风险，欠电压或过电压可能导致AC网络中不希望的情形，诸如逐级跳闸。另外，VSC与AC网络之间无功功率的交换允许在DC网络中故障排除期间VSC保持被供能(energised)。这进而允许当所述DC电路中断设备或每个DC电路中断设备闭合以将VSC重新连接至DC网络时，DC网络被快速供给能量。