[发明专利]适用于柔性直流输电系统的直流限流器拓扑结构

说明书

本发明提供了一种适用于柔性直流输电系统的直流限流器拓扑结构，包括：限流电抗器、主回路和限流回路；所述主回路与所述限流回路并联形成并联电路；所述限流电抗器与所述并联电路串联。本发明公开的直流限流器安装于换流站的直流端口处，在系统正常工作时，电流流过主回路；系统发生故障时，电流流通路径从主回路切换至限流回路，能有效抑制故障电流的快速增大。本发明提出的限流器拓扑结构在正常工作情况下损耗较小，发生故障时能有效抑制故障电流的快速增大，同时能量耗散较快，能缩短高压直流断路器的故障切除时间。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，具体地，涉及一种适用于柔性直流输电系统的直流限流器拓扑结构。

背景技术

得益于电力电子器件产业的快速发展，基于绝缘栅双极晶体管的柔性直流输电技术克服了传统高压直流输电容易换相失败的缺陷。柔性直流输电由于其控制灵活，可向无源网络供电等优点，被广泛应用于新能源远距离传输，是构建能源互联网和智能电网的关键技术。

柔性直流输电面临直流电网故障清除难题，以基于两电平或三电平的VSC-HVDC为例。在直流侧架空线发生短路故障时，并联在直流侧的电容向故障点迅速放电，故障电流在几毫秒内可以达到额定电流的几十倍；同时，交流侧馈入的故障电流，即使采取闭锁换流器措施，交流系统的故障电流依然能够与IGBT反向并联的二极管、直流侧故障点构成回路，故障电流引起二极管过流而损坏。

直流侧短路故障抑制方法按处理区域分为三种：抑制交流侧馈入电流，控制换流器实现直流侧短路故障的自清除，采用限流器和直流断路器切除故障。前两种方法能够有效抑制交流侧馈入的故障电流，但不能阻止直流侧并联电容向故障点放电，第三种方法虽然能抑制并联电容带来的冲击电流，但由于受到开断容量以及关断时间的限制，高压直流断路器在实际工程中的应用案例并不多见。

在目前的研究中，专利文献CN108123427A公开了一种电感型双向直流限流器拓扑结构。该装置安装于直流输电系统的换流站的直流端口处，由流通支路、并联的二极管串、转移电路和限流电感支路四部分组成。在系统发生故障时，故障电流转移到带大电感的限流支路，但该专利并未考虑故障电流的检测时间，在未确定故障电流之前，电流从通流支路流过，会产生很大的故障电流。

专利文献CN104184135B提供了一种HVDC直流限流器拓扑结构，直流限流器包括并联的IGBT串，在IGBT串的中间位置连接反向并联的电抗器二极管组，形成桥式结构；桥式结构与旁路开关并联。该限流器在系统正常工作时旁路，在系统故障时投入运行，通过在两种电流流通路径间按照一定频率不断切换，限制直流电流上升。但是，该直流系统会存在换相失败的风险。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于柔性直流输电系统的直流限流器拓扑结构。

根据本发明提供的一种适用于柔性直流输电系统的直流限流器拓扑结构，包括：限流电抗器、主回路和限流回路；

所述主回路与所述限流回路并联形成并联电路；

所述限流电抗器与所述并联电路串联。

优选地，所述主回路包括：两对反向串联的IGBT管与快速隔离开关UFD相互串联。

优选地，所述限流回路包括并联的电感和电阻。

优选地，所述直流限流器安装于柔性直流输电系统的换流站的直流端口处。

优选地，所述柔性直流输电系统正常运行时，电流经过所述主回路。

优选地，所述柔性直流输电系统故障时，所述主回路关断，电流经过所述限流回路。

优选地，所述柔性直流输电系统故障时，所述IGBT管关断，所述快速隔离开关UFD在2-3ms时间内断开。

优选地，还包括直流断路器，所述直流断路器与所述并联电路串联。