[发明专利]一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法

说明书

本发明提出了一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法，柔性直流换流站配置网侧开关(QF1)和阀侧分相开关(QF2)在换流站内，发生故障时，通过差动保护或低压过流来检测识别出故障相和非故障相，通过先切除非故障相阀侧分相开关(QF2)和网侧开关(QF1)，创造交流过零点条件，进而切除故障相，断开电源与故障点连接，实现清除故障。切除故障方法简单实用、可靠性高，实现快速有效的切除了故障点与电源的连接，有效的保护了换流站设备，避免了故障的进一步扩大。

技术领域

本发明属于电力系统柔性输电和柔性交流输电领域，具体涉及一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法。

背景技术

柔性直流输电和新一代柔性交流输电采用电压源换流器，可以独立调节有功和无功，提高交流系统的输电能力。在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电以及交流系统互联等应用领域，具有明显的竞争力。随着电力电子器件和控制技术的进步，柔性直流输电和柔性交流输电系统容量和电压等级越来越高。

柔性直流输电为了维持直流电压稳定，需要设置采用交流阀侧接地或直流侧接地钳位直流电压。直流侧接地方式有直流侧单极接地、高阻直流侧高阻接地等方式。随着柔性直流输电电压等级越来越高，采用真双极拓扑结构形式在减少单个换流单元子模块级联数目的达到大容量传输功率的目的。双极柔性直流输电系统结构通常采用直流侧接地，直流侧直接接地产生如下问题，当换流站阀侧和桥臂发生接地或短路故障时，与直流侧接地系统形成回路，交流电流中叠加直流偏执，导致流过网侧开关电流无过零点，从而导致交流开关无法跳开，有可能损坏机械开关和换流阀等设备。

专利CN201510999677.5提出利用旁路换流阀非故障相的下桥臂子模块来减小交流电流的直流偏执，其方法是针对单相接地故障，且先闭锁换流阀后再次触发换流阀子模块，在故障情况下，电流快速突变，换流阀闭锁后再次触发，要求故障判断准确，阀控系统执行迅速可靠，存在较大风险，是对开关器件的考验。目前柔性直流换流站一般采用网侧配置交流开关(QF1)而阀侧不配置开关(QF2)，即使阀侧配置开关(QF2)，阀侧开关更不进行故障选相，更不与网侧开关(QF1)配合通过时序配合来解决换流站内接地故障交流电流不过零带来的无法跳开交流开关并损害交流开关得问题。

以往交流保护一般故障选相是先选择故障相跳闸，非故障相不跳闸，更不能解决针对直流侧接地带来的换流站内故障引起的交流电流不过零开关无法分断问题。

为了实现可靠的解决直流侧接地带来的换流站内发生不对称故障时交流无法拉断问题，保证机械开关和换流站设备的安全，避免开关跳不开造成故障扩大化，本发明提出柔性直流换流站内配合网侧开关(QF1)和阀侧开关(QF2)，网侧开关与阀侧开关配合，检出出换流站内接地故障后，通过阀侧分相开关，先跳阀侧非故障相，再跳网侧开关，从而在保证交流开关安全的情况下快速有效的清除了换流站内故障。

发明内容

本发明的目的在于，提出适用于直流侧接地布置换流站内故障开关配置及清除方法。柔性直流换流站内除配置配合网侧开关(QF1)外，增设阀侧分相开关(QF2)，网侧开关与阀侧开关相互配合，保护系统识别出换流站内接地故障和故障相后，先跳阀侧非故障相，再跳网侧开关，从而在保证交流开关安全的情况下快速有效的清除了换流站内故障，实现换流站内故障真正清除，确保换流站设备安全运行及防止故障扩大影响。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法，柔性直流换流站分别配置网侧开关(QF1)和阀侧分相开关(QF2)，检测出换流站内故障时，先跳阀侧非故障相开关，再跳网侧开关，实现换流站内故障清除。具体故障清除方法如下：

1)换流站内发生故障，保护系统识别出故障相和非故障相；

2)t1时刻发出非故障相阀侧开关(QF2)跳闸指令；

3)t2时刻发出网侧开关(QF1)跳闸指令；