[发明专利]一种组合式直流断路器自适应重合闸方法

说明书

本发明涉及一种组合式直流断路器自适应重合闸方法，当直流输电线路发生单极短路故障，跳开故障线路两侧直流断路器，然后执行以下步骤：等待一段设定延时，合闸故障线路对应的组合式直流断路器中残余电流开关K；实时测量组合式直流断路器电流转换支路CCP两端电压；测量装设组合式直流断路器的直流母线电压，将所述的直流母线电压乘以可靠系数，求得实时整定电压；将CCP两端电压和实时整定电压进行比较，若CCP两端电压不断衰减低于实时整定电压，则判定为瞬时性故障，断路器所有组件复位至正常运行状态，保证功率正常传送：若CCP两端电压保持在实时整定电压左右，则判为永久性故障，再次分闸残余电流开关K。

技术领域

本发明属于电气技术(技术领域)电力系统及其自动化(技术领域二级)直流输电(技术领域三级)，涉及一种适用于混合级联多端直流输电的组合式直流断路器自适应重合闸方法。

背景技术

传统电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based HighVoltage Direct Current,LCC-HVDC)具有造价低、损耗小、可靠性高等优点，目前已在海底电缆送电、大容量远距离输电、异步电网互联等场合得到了广泛应用，但是其在客观上存在无功补偿容量需求大、交流系统依赖性强、存在换相失败问题等不足。与LCC-HVDC相比，采用全控型器件的电压源换流器高压直流输电(Voltage Source Converter based HighVoltage Direct Current,VSC-HVDC)可以实现四象限独立控制有功和无功功率、不需要交流系统提供换相支撑、不存在换相失败问题，然而其在额定电压和输送功率上与LCC-HVDC还有一定差距，并且投资建设成本高，损耗较大。送端采用LCC，受端采用LCC与VSC混联的输电系统是一种典型的混合级联多端直流输电系统，它提供了更为灵活、快捷的输电方式，不仅改善了逆变侧交流系统电压的稳定性，而且降低了换相失败发生的概率，同时能够兼顾经济和技术效益，是未来特高压直流输电技术的重要发展方向之一。

半桥型MMC+直流断路器(Direct Current Circuit Breaker,DCCB)是多端直流输电系统故障隔离的有效途径。目前常用的混合式直流断路器主要由快速隔离开关(Disconnecting Switch,DS)、残余电流开关(Residual Current Breaker,RCB)、辅助换流开关(Load Current Switch,LCS)、主开断支路(Current Commutation Path,CCP)组成。其中主开断支路和辅助换流开关包含模块化全控器件IGBT和氧化锌避雷器(Metal OxideVaristor,MOV)。正常工作期间，负荷电流仅流经辅助换流开关，通态损耗极低。故障发生后，关断辅助换流开关，分闸快速隔离开关，同时开通主开断支路，换流完成后关断主开断支路，最后很小的残余电流由残余电流开关进行切除。该断路器只能开断一条直流线路上的故障电流，为实现对混合级联多端直流输电系统中多条VSC支路进行故障隔离，则需在接入的每条VSC支路上配置多台直流断路器，这无疑会显著增加混合多端直流输电工程的成本。随着多端混合直流输电技术的发展，对于混合级联多端直流输电系统，降低直流断路器的建造成本和运行损耗，提高其技术经济性是必须解决也是迫切需要解决的关键问题。由于线路左侧的各直流断路器共用同一条直流母线，因此各断路器可以采取共用换流支路的方法来降低整体成本。

附图1为适用于混合级联多端直流输电的组合式直流断路器拓扑结构，该方案包含了m条通流支路和1条主开断支路。其中m条通流支路分别联结m个换流站，每条通流支路分为上桥臂和下桥臂，上桥臂由快速隔离开关DS(DS_1,DS_2,DS_m)、辅助换流开关(LCS_1,LCS_2,LCS_m)串联构成，辅助换流开关由单个IGBT子模块构成，下桥臂由残余电流开关(K_1,K_2,K_m)与二极管(D_1,D_2,D_m)串联；主开断支路由n个IGBT子模块串联而成。