[发明专利]模块化多功能故障限流器及其控制方法

说明书

一种模块化多功能故障限流器及其控制方法，包括；将模块化多功能故障限流器串联在直流电网的线路上；具备四种运行状态，正常运行呈现低阻抗，故障期间实现故障限流、短路能量泄放、直流网压支撑三种限流功能；有效限制故障电流，维持直流网压稳定，同时具备故障隔离与直流故障穿越能力。

技术领域

本发明实施例涉及交直流混合电网技术领域，具体涉及一种模块化多功能故障限流器及其控制方法。

背景技术

随着可再生能源的继续发展，以及现有电网技术升级等方面的需求，柔性的直流输电未来的发展将会继续集中在风电场的组网和集中送出、区域电网的互联、城市中心负荷的电力输送等方面。而直流电网技术凭借其技术及经济性上的优势，逐渐得到重视和大力发展。目前，已有的直流故障保护策略主要为闭锁换流器和通过直流故障限流器抑制故障电流两种方式，其中闭锁换流器对换流器本身拓扑结构有较高要求。换流器闭锁虽能有效隔离直流故障，但不利于保护的判别。因此，直流故障限流器凭借其高效简易且经济性好等特点，一直是限制直流故障的重要设备。

直流故障限流器具有正常运行时处于低阻抗或旁路状态，投入时呈现高阻抗的特性，可有效限制直流短路故障情况下的故障电流增速过快和幅值过大等问题。目前，一些直流故障限流器利用电感通低频阻高频及耦合特性或者电力电子器件，来抑制故障电流快速增长。但直流故障穿越能力较弱且不具备故障切除功能。因此，具备应对多种故障工况的多功能直流故障限流器逐渐成为研究热点之一。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种模块化多功能故障限流器及其控制方法，有效限制故障电流，维持直流网压稳定，同时具备故障隔离与直流故障穿越能力。

为了克服现有技术中的不足，本发明实施例给予了一种模块化多功能故障限流器及其控制方法的解决方案，具体如下：

一种模块化多功能故障限流器的控制方法，包括：

将模块化多功能故障限流器串联在直流电网的线路上，让所述第一IGBT开关T1和第四IGBT开关T4导通，并且将所述子模块SM中的其他IGBT开关关断，这样就处于处在旁路运行状态；

在直流电网的直流极间短路故障且该故障为瞬时故障发生时，直流电网的线路上的线路电流激增，控制器实时监测线路电流，当满足公式(1)的条件时，即：

I_dc≥I_{dc_limit} (1)

判断发生了直流电网的直流极间短路故障，就进行故障限流功能投入，即将第一IGBT开关T1、第二IGBT开关T2和第四IGBT开关T4关断，把第三IGBT开关T3导通，其中，I_dc为作为直流侧电流的线路电流，I_{dc_limit}为瞬时故障下的电流阈值。

进一步的，当所述直流极间短路故障为瞬时故障时，在故障恢复后恢复处在旁路运行状态，即让所述第一IGBT开关T1和第四IGBT开关T4导通，并且将所述子模块SM中的其他IGBT开关关断。

进一步的，当直流极间短路故障为永久性故障时，当满足公式(2)的条件时，即：

I_dc≥I_{dc_rated} (2)

线路电流超过直流极间短路故障的额定电流，则认为发生永久性故障，所述子模块SM切换至短路能量泄放功能，即实现短路能量泄放功能投入，其中，I_{dc_rated}为直流极间短路故障的额定电流。

进一步的，所述短路能量泄放功能投入前控制器需计算正常运行时的模块化多功能故障限流器的等效阻抗R_Load，定义等效泄放电阻R_{i_load}如公式(3)所示：