[发明专利]一种用于控制直流配电系统故障后连续运行的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于控制直流配电系统故障后连续运行的方法及系统，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明方法包括：当直流配电系统故障后，向直流配电系统全网的故障自清除换流器发送闭锁信号，及将可控储能单元的可控储能电容投入直流配电系统的低压侧直流网络；当故障自清除换流器接收闭锁信号且开启故障自清除后，对直流配电故障进行定位并确定故障线路；针对故障线路两端的隔离开关进行分闸；检测故障线路的电流，当电流小于隔离开关的截流值后，控制隔离开关将故障线路完全隔离；解除换流器闭锁信号，恢复直流配电系统运行。本发明可控制故障后低压直流电源与负荷的连续运行，解决了在故障清除期间功率传输短时中断的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，并且更具体地，涉及一种用于控制直流配电系统故障后连续运行的方法及系统。

背景技术

电力系统在能源结构和负荷类型方面发生了显著变化：光伏电站、风电站、燃料电池等分布式可再生电源大量接入，新能源发电的占比逐年增加；电动汽车、办公设备、家用电器、厂用电器等负荷逐渐直流化，直流负荷在总负荷中的占比也逐渐增加。面对源-荷的日益直流化，交流电网的缺陷逐渐凸显出来：交流电网新能源与直流负荷接入换流器损耗高、传输线路损耗大、无法现合环运行、无法满足高密度负荷区域对供电能力，同时，交流电网存在的电压瞬时跌落、电压波动、电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题促使配电网在适应源-荷变化的同时发生变革。

近年来，基于全控型电力电子器件的电压源型换流器(VSC)由于具有独立的有功/无功解耦控制、没有无功补偿和换相失败问题、占地面积小、可为无源系统供电等优势，逐渐成为学术界的研究热点。而基于VSC等柔性电力电子变流器所构建的直流配电网也逐步成为一种解决直流电源和直流负荷接入，提高供电稳定性、高效性和经济性，解决交流配电网瓶颈问题的有效技术方案。柔性直流配电技术也因此被视为未来电力系统发展的一次重要革命。然而，由于柔性直流配电系统具有低惯性、弱阻尼的特点，导致当其直流侧发生故障时，换流器电容将迅速向故障点放电，故障电流迅速增大且无过零点。直流故障的快速清除与系统恢复一直是直流输配电系统的技术瓶颈，也是国内外学者的研究热点之一。

结合高压柔性直流输电领域的研究成果，现有直流故障隔离方法分为以下三类：基于交流断路器的故障隔离方法；基于直流断路器的故障隔离方法；以及基于故障自清除换流器的故障隔离方法。综合考虑故障隔离的快速性、选择性和经济性，基于故障自清除换流器的故障隔离方案更适用于直流配电系统。

然而，此方案存在一个不容忽视的缺陷：即当直流线路发生故障时，全网具有故障自清除能力的换流器都应短时闭锁以实现故障清除，导致换流器所连接的低压直流网络中的直流电源和负荷不得不经历短时停电，无法连续可靠运行。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于控制直流配电系统故障后连续运行的方法，包括：

当直流配电系统故障后，向直流配电系统全网的故障自清除换流器发送闭锁信号，及将可控储能单元的可控储能电容投入直流配电系统的低压侧直流网络；

当故障自清除换流器接收闭锁信号且开启故障自清除后，对直流配电故障进行定位并确定故障线路；

针对故障线路两端的隔离开关进行分闸；

检测故障线路的电流，当电流小于隔离开关的截流值后，控制隔离开关将故障线路完全隔离；

解除换流器闭锁信号，恢复直流配电系统运行。

可选的，方法还包括：

待可控储能电容的电压恢复至低压侧直流网络的额定电压后，对可控储能电容进行隔离。

可选的，可控储能电容，在直流配电系统正常运行状态下进行电容充电。

可选的，可控储能电容的电容值，根据低压侧直流网络接入的直流负荷或直流电源确定。