[发明专利]一种电压源换流器故障保护方法和保护装置

说明书

本发明公开一种电压源换流器故障保护方法和保护装置，具体为：在不具有直流故障穿越能力的电压源换流器两端并联旁通晶闸管阀组的电路上，电压源换流器检测到交流系统发生故障或者直流系统发生故障，导致电压源换流器电压或电流超过阈值，投入旁通晶闸管阀组，跳开所述电压源换流器的交流进线开关，并将故障信息传送到整流站，闭锁整流站相应的换流器和逆变站所述电压源换流器。上述电压源换流器保护方法及装置有效解决了电压源换流器因直流侧引起的过压和过流问题，保证电压源换流器可靠运行。

技术领域

本发明属于柔性直流输电、高压直流输电领域，具体涉及一种电压源换流器故障保护方法和保护装置。

背景技术

基于电压源换流器的直流输电优点为可控性高，可接入无源系统，不需要无功补偿装置；缺点为换流器开关损耗大，当逆变侧交流系统或换流器发生故障时，会对换流器产生较大的电压和电流冲击，严重时甚至损坏换流器。

逆变侧采用半桥结构的模块化多电平换流器时，当逆变侧交流系统发生故障时，逆变侧和整流侧直流电压都会抬升，整流侧通过迅速闭锁换流器来防止逆变侧换流器过压和过流。虽然在某些故障工况下，整流侧能通过感知直流电压突然升高或直流电流突然增大来抑制故障电压或电流，但是不能实时获取子模块的电压和电流信息，这是因为整流侧获取逆变侧故障信息存在站间通讯延时，且逆变侧桥臂电流不等同于直流电流。因此，仅依靠迅速调节整流侧很难满足所有故障工况对换流器电压或电流要求。

当逆变侧采用基于电网换相的换流器和电压源换流器串联的混合换流器时，逆变侧交流系统发生故障时，基于电网换相的换流器会发生换相失败，其两端电压下降为零，相比于上述逆变侧只采用电压源换流器，整流侧甚至不能通过检测直流电压来判断逆变侧电压源换流器发生过压故障，只能依靠站间通讯来获取逆变站故障信息，由于站间通讯存在延时，很容易导致电压源换流器过压和过流。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种电压源换流器故障保护方法，防止电压源换流器过压和过流，保护电压源换流器可靠运行；并提供一种电压源换流器故障保护装置，用于控制此换流器保护电路。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电压源换流器故障保护方法，用于控制一种电压源换流器保护电路，电压源换流器检测到故障，投入旁通晶闸管阀组，跳开电压源换流器的交流进线开关，并将故障信息传送到整流站，闭锁整流站相应的换流器和逆变站的电压源换流器。

上述电压源换流器保护电路，用于保护电压源型阀组，至少包含一个旁通晶闸管阀组，连接方式为在电压源型阀组两端并联旁通晶闸管阀组，旁通晶闸管阀组的阳极与所述电压源型阀组的正极相连，旁通晶闸管阀组的阴极与所述电压源型阀组的负极相连。

上述电压源型阀组至少包括一个电压源换流器，或者通过正极和负极公共端通过直流线路连接到远方的电压源换流器；可选地，旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间增加限流电抗。

上述电压源换流器自身不具有直流故障穿越能力，是以下任一种或多种：两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、半桥结构子模块组成的模块化多电平换流器MMC、两电平级联型换流器CSL或堆叠式两电平换流器CTL；上述换流器由可关断的全控型功率半导体组成。

上述旁通晶闸管阀组只包含一个桥臂，由多个晶闸管串联组成，并包含相应的驱动保护电路；或者所述旁通晶闸管阀组是并联的电网换相换流器的旁通对或通过所述并联的电网换相换流器快速移相实现；可选地，在多个晶闸管串联后的始端或末端串联直流转换开关或者隔离刀闸；可选地，在旁通晶闸管阀组两端并联旁通开关，旁通开关为以下任一种：直流转换开关、隔离刀闸或直流转换开关和隔离刀闸。上述电网换相换流器为六脉动桥式电路或十二脉动桥式电路，其由不可关断的半控型功率半导体组成，一般采用不可关断的晶闸管。上述电网换相换流器快速移相是通过快速调节电网换相换流器的触发角，降低电网换相换流器的电压或增大电网换相换流器的电流。