[发明专利]一种阻感型有源式直流故障限流器拓扑

说明书

本发明涉及一种阻感型有源式直流故障限流器拓扑，属于多端直流、直流电网技术领域；该限流器包括两个主要支路，分别为通态低损耗支路和主限流器支路，其中通态低损耗支路由负荷转换开关和超快速机械开关组成，主限流器由晶闸管、换相电容、限流电感、限流电阻和四组H桥型二极管所组成。该拓扑结构采用预充电电容进行两次电流换相，利用故障过程进行对换相电容充电。研究结果表明，该限流器能够有效抑制电流增长，降低电流增长速率，并具有良好的经济性。

技术领域

本发明涉及一种适用于多端直流和直流电网的阻感型有源式直流故障限流器拓扑，属于多端直流、直流电网领域。

背景技术

直流电网在在电力系统中的比重越来越高，而直流电网中故障清除一直是研究的热点和难点。柔性直流输电是基于全控型电力电子器件的新一代输电技术，是未来电网发展和变革的重要方向之一。在高电压远距离大功率直流输电工程中，架空线具有明显经济性，但其直流侧故障率高，而半桥子模块不具备直流故障清除能力。若发生短路故障，故障电流将迅速上升至额定电流的十几倍，过程十分迅速，此时需要切除故障电流，依靠直流断路器切除故障，提高系统的可靠性。但随着直流电网容量的不断提高，直流故障断路器的技术难度逐渐升高，成本也在不断升高。通过给断路器匹配限流器，可以降低直流断路器的成本和技术难度，同时对于直流电网保护具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种阻感型有源式直流故障限流器拓扑。

本发明所采用的技术方案是：正常运行时负载电流通过低损耗支路通流，故障后电流流过换相支路实现两次换流，将限流电阻和限流电感并入电网。所提限流器能够有效抑制电流增长，并具有良好的经济性。

与现有技术相比，本发明具有的优势为：

1、该限流电阻和限流电感并联，既能实现降低故障电流幅值和降低故障电流上升速率，又能在断路器断开后实现限流电感能量的耗散，降低断路器中避雷器能量，缩短整个切除过程所需时间；

2、该限流器拓扑可以有效抑制故障电流，可以大幅降低直流电网对断路器的技术需求；

3、该限流器拓扑可以降低电力电子器件的使用数量，经济性良好；

4、该限流器拓扑由4组二极管组成的H桥结构，具备双向限流能力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是一种阻感型有源式直流故障限流器拓扑的结构示意图；

图2是电容充电时电流路径图；

图3是第二次换相电流路径示意图；

图4是限流电阻和电感投入电路中示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种阻感型有源式直流故障限流器拓扑结构如图1所示，包括通态低损耗支路、主限流器支路，其中，通态低损耗支路包括超快速机械开关和负载转换开关，主限流器支路包括电流换相支路和在电流换相支路两侧并联四组H桥型二极管组。利用四组二极管构成H桥型实现双向限流。限流器右侧故障时，D1、D4导通，限流器左侧故障时，D2、D3导通。

电容充电时电流路径图如图2所示，发生故障后，当检测到故障电流超过额定电流的20％时，保护装置发出指令，给LCS模块关断信号，同时触发T2、Td，并且给超快速机械开关发出分闸指令。故障电流流经电流换相支路T2，电流迅速转移至T2中。同时，依靠直流系统作为充电电源流过串联的C3、Rd和Cd支路为电容C3充电。