[发明专利]一种多端直流输电系统的单站在线退出方法及装置

说明书

本发明公开一种多端直流输电系统的单站在线退出方法，换流站控制保护系统收到退站指令后，先将待退出站的直流功率按一定速率降至最小值；然后在流过待退出站断路器的电流中注入固定频率的交流电流；检测到断路器允许分闸条件满足后，下发断路器分闸命令；检测到断路器跳开，待退出站闭锁、跳开交流开关和极隔离。本申请提供的技术方案确保流过断路器的电流有周期性过零点时再分开断路器，采用本发明后多端直流输电工程可选择成本低廉、结构简单的高压断路器，有效降低建设成本、提高系统运行的可靠性和灵活性。

技术领域

本发明涉及直流输电领域，具体涉及多端直流输电系统的单站在线退出方法及装置。

背景技术

在多端直流输电应用中，若因系统运行方式改变、某站发生区内故障或检修等原因需要暂时退出部分换流站，最简单的方式是停运整个输电系统、将相关换流站隔离后再重启运行，而最佳的方式为将待退出站在线退出、其他站继续保持运行。最佳方式需要在换流站与直流线路间增加能够分断直流电流的断路器。

一种做法是配置直流断路器。直流断路器的分断电流能力强、动作速度快，故障时可直接快速隔离退出站，但是其构造复杂、成本高、占地面积大，且成本和难度随着电压等级的升高呈指数级增长，目前还未有特高压工程应用实例。

另一种做法是配置由常规交流断路器改造成的高压断路器。高压断路器结构简单、成本低廉、几乎适用于任何电压等级，但其分断直流电流能力十分有限，在特高压场合甚至只能分断几十安培的直流电流。因此高压断路器不能直接去快速隔离退出站，需要依靠控制保护系统将直流电流先控制至其分断能力以内才能可靠隔离。对于需要具备直流线路故障自清除的工程，也需要换流阀本身具备输出零压(或负压)的能力，不能依赖高压断路器去开断故障电流。

在特高压应用场合，考虑到经济性、可靠性及现有技术局限性，配置高压断路器来实现换流站的在线退出是目前更优的选择。特高压工程一般容量都很大、输送的功率较高，为了系统的安全稳定运行，在换流站退出的过程中应尽可能保持其他站的输送功率稳定。对于一些配网工程或者成本有限的工程，高压断路器方案也是降低成本的有效措施。因此，亟需研究基于高压断路器的多端直流输电的单站在线退出策略，确保换流站能够可靠隔离。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多端直流输电系统的单站在线退出方法及装置,解决高压断路器可靠和快速分断的问题，适用于多端直流输电工程。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

第一方面，本发明提出了一种多端直流输电系统的单站在线退出方法，所述多端直流输电系统至少包含三个换流站，其中一个换流站为直流电压控制站、其余换流站为直流功率控制站，各换流站通过直流线路连接；待退出换流站与其他换流站组成的直流系统间配置有至少一个断路器；所述单站退出方法包括：

换流站控制保护系统收到退站指令后，将待退出站的直流功率降至最小值；

在流过待退出站断路器的电流中注入固定频率的交流电流；

检测断路器允许分闸条件是否满足；

当断路器允许分闸条件满足时，下发断路器分闸命令；

检测到断路器跳开，待退出站执行闭锁、跳开交流开关和直流侧极隔离指令。

优选地，所述固定频率的交流电流幅值大于直流分量，使流过断路器的电流出现周期性过零点。

优选地，所述固定频率的交流电流可通过在待退出站的直流电压参考值上叠加固定频率的交流电压指令得到。

优选地，所述固定频率的交流电流可通过在直流电压控制站的直流电压参考值上叠加固定频率的交流电压指令得到。

优选地，若待退出站为直流电压控制站，在降直流功率之前将其切换为直流功率控制站，并将原直流功率控制站中的一个站切换成为新的直流电压控制站。