[发明专利]一种多端柔性直流电网故障限流方法及装置

说明书

本发明公开了一种多端柔性直流电网故障限流方法及装置，能够避免换流站闭锁，以保证高供电可靠性。该方法包括：搭建限流装置的拓扑结构；确定限流装置在储能电容放电阶段和限流电阻投入阶段的电流；设置限流装置的投入判据；选取限流装置的关键参数；当柔性直流系统的直流侧发生故障时，控制限流装置中晶闸管的导通或关断，将限流电阻串入故障回路，实现故障限流。

技术领域

本公开涉及直流电网故障限流技术领域，尤其涉及一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流方法及装置。

背景技术

多端柔性直流电网中直流侧发生短路故障时，由于直流系统的低惯性、弱阻尼特性，换流站中的电容放电迅速，导致故障电流上升迅速且峰值极高。目前，多端柔性直流电网中直流侧故障电流的清除方法大体可分为三类：利用交流侧的断路器切除故障；换流器中增设故障旁路或采用有限流功能的换流器；直流侧安装故障限流器同时配置直流断路器。

对于前两类故障清除方法，若直流系统中任一处发生故障需要将整个直流系统切除，因此，故障引起的停电范围广且停电时间长，严重降低了直流系统的供电可靠性。对于第三类方法，利用直流断路器仅切除故障线路，非故障部分可以正常运行，因此具有更高的供电可靠性，是一种认可度较高的故障清除方法。由于换流站中的半导体器件较为脆弱，易被过电流损坏，因此，对故障电流进行有效限制，在防止半导体器件损坏，及避免换流站闭锁等方面具有重要意义。

现有技术通过串联限流电感来限制多端柔性直流系统中的短路电流。然而，限流电感的接入会显著增加保护装置的步长和投资成本，而且会降低直流系统中电压的稳定性，因此取值不能过大；此外，由于柔性直流电网中的故障电流主要为直流和低频成分，限流电感虽能限制故障电流的上升率，但对故障电流最大值的抑制作用有限，并不能防止换流站闭锁。

发明人在研发过程中发现，现有技术方案还存在以下问题：

(1)现有技术要求保护、限流电感和直流断路器相互配合，尽可能在故障电流达到最大值前切除故障。然而对保护的故障识别速度提出了极高的要求，导致保护所采用的数据窗非常短，进而降低了保护的可靠性。

(2)现有技术通过超导技术实现正常情况下将限流器置于超导状态，而故障后使限流器处于失超状态以对故障电流进行限制，然而超导限流的空间需求大、成本高，目前难以推广应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流方法及装置，能够避免换流站闭锁，以保证高供电可靠性。

本公开一方面提供的一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流装置的技术方案是：

一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流装置，该限流装置包括第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和储能电容支路；所述第一支路的一端与第三支路的一端连接，作为限流装置的一端；所述第三支路的另一端与第四支路和储能电容支路的一端连接，所述第二支路的一端与第一支路和储能电容支路的另一端连接；所述第二支路的另一端与第四支路的另一端连接，作为限流装置的另一端。

进一步的，所述第一支路上有串联有主限流电阻和第一晶闸管；所述第二支路上串联有辅助限流电阻和第二晶闸管；所述第四支路上串联有第四晶闸管，且并联有二极管；所述储能电容支路上串联有储能电容。

本公开一方面提供的一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流方法的技术方案是：

一种基于限流电阻的多端柔性直流电网故障限流方法，该方法包括以下步骤：

搭建如上所述的限流装置的拓扑结构；

确定限流装置在储能电容放电阶段和限流电阻投入阶段的电流；

设置限流装置的投入判据；

选取限流装置的关键参数；