[发明专利]一种真双极柔性直流输电工程的单极故障隔离系统

说明书

本发明涉及一种真双极柔性直流输电工程的单极故障隔离系统，其特征在于：其包括一故障隔离装置，其包括分别设置在极I、极II的MMC下桥臂相连的中性母线上的电流互感器和中性母线区、设置在金属回线上的中性线差动保护装置；极I中性母线区包括直流转换开关、两直流隔刀、直流转换开关与直流隔刀之间的中性母线直流电压、直流转换开关与另一直流隔刀间的单极中性母线直流电流、两直流隔刀两侧的接地闸刀；极II保护装置与极I保护装置结构相同；中性线差动保护装置包括第一、第二隔离闸刀、金属回线直流电流，第一隔离闸刀通过换流站入地电流接地，第二隔离闸刀一侧通过接地闸刀接地。本发明可以广泛应用于真双极柔性直流输电工程。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，特别是关于一种真双极柔性直流输电工程的单极故障隔离系统。

背景技术

柔性直流输电是传统高压直流输电技术之外的一种新型直流输电技术，它区别于传统高压直流输电技术的特点在于其采用全控型(可受控导通与关断)的半导体器件——IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)进行交直流转换，而传统高压直流输电技术采用半控型(可受控导通而不能受控关断)的半导体器件——晶闸管进行交直流转换，需要依靠交流电力系统向其提供的外部电压协助关断晶闸管，确保交直流转换正常进行。目前，国际上高压大容量柔性直流输电工程多采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为换流元件，柔性直流输电技术和传统高压直流输电技术共同点在于均设置有正负极(极I为正极，极II为负极)，且一般采用正负极同时对称运行方式。柔性直流输电工程设置送端和受端两个换流站，且每个换流站均采用双极主接线连接方式。

如图1、图2所示，现有的柔性直流输电工程中送端和受端两个换流站通常采用的双极主接线连接方式是两直线电缆分别将两换流站的换流器件连接，使两个换流站之间形成回路。双极主回路结构分两种，一种为双极大地运行方式(如图1所示)，两个换流站的低压出线直接接地，没有金属回流线，而是采用大地作为电流回线，采用此种连接方式理论上极I和极II正常对称运行时，通过极I的电流i₁和通过极II的电流i₂应该是数值一样，方向相反，这样通过极I和极II的电流就可以相互抵消，大地中的不平衡电流i₁+i₂＝0，可以防止入地电流对两端换流站之间的工业设施(如金属管道、电力设施)造成影响。然而，由于这种接线方式没有金属回流线，因此，一极发生故障停运后，另外一个正常工作极由于没有电流回路，导致正常工作极无法继续工作，也需要停运，直流系统传输功率完全失去。另一种为双极金属运行方式(如图2所示)，两个换流站的低压出线共用一条低压电缆作为金属回流线，极I和极II正常对称运行时，金属回流线上没有电流，在一极出现故障停运后，另外一个正常工作极和金属回流线组成单极回路，柔性直流输电工程转换成单极金属回线运行方式可以正常运行。

然而，在世界上第一个真双极柔性直流输电工程——厦门±320kV柔性直流科技示范工程的系统联调试验过程中发现，在一极换流器或直流线路出现接地故障停运后，故障点仍持续存在很大的故障电流流入大地，故障点无法隔离，导致另外一极无法继续正常工作，两极同时停运，失去了真双极主接线形式的作用和意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种真双极柔性直流输电工程的单极故障隔离系统，通过设计真双极模块化多电平柔性直流输电工程故障后控制策略，实现单极故障后系统迅速将故障点隔离，使得直流系统不停运，双极工程自动切换成单极接线方式运行，有效提高工程运行的可靠性。