[发明专利]基于源网配合的MMC柔性直流电网自适应故障清除方法

说明书

本发明公开一种基于源网配合的MMC柔性直流电网自适应故障清除方法，在MMC柔性直流电网的每条直流线路上两端分别安装一个网侧断路器拓扑结构，在直流线路发生故障时与源侧控制策略互相配合，共同隔离故障；系统稳定运行时，调压控制器不动作，故障发生后，调压控制器启动，输出的调压系数值减小，使换流器出口电压相应降低，并与网侧断路器拓扑结构的预充电电容电压配合，实现源网配合隔离故障。本发明大大提高了故障隔离的速度。

技术领域

本发明涉及柔性直流电网保护与控制技术领域，特别是涉及一种基于源网配合的MMC柔性直流电网自适应故障清除方法。

背景技术

作为新一代电力传输技术，柔性直流输电(voltage source converter basedhigh voltage direct current transmission，VSC-HVDC)具有有功功率和无功功率独立控制、无直流滤波器和无换相失败等优点，可用于电网互联和可再生能源大规模传输，是未来电网发展和改革的重要方向之一。模块化多电平换流器(modular multilevelconverters，MMC)的出现使柔性直流输电不断向高电压、大容量方向发展，MMC已成为柔性直流输电系统的首选换流器拓扑，在世界范围内取得了广泛的应用。

在远距离直流输电工程中，架空线路是主要的输电方式，然而架空线路暴露于外界，故障风险高。当直流电网发生故障时，故障电流迅速上升，由于直流电网的弱阻尼特性和全控型器件的低承受极限，使其耐受直流故障的能力较差，因此要求直流电网必须在几毫秒内快速切除故障线路，从而避免故障电流对全网设备造成危害，确保直流电网的安全可靠运行。

直流电网的故障清除方案可分为源侧方案和网侧方案。以直流母线为界，如果故障清除方案需要换流器的配合并且短时影响换流站对外功率传输，则可以称为源侧清除方案；如果故障清除方案仅隔离故障线路，不影响非故障线路的功率传输，则可以称为网侧清除方案。源侧方案通过降低源侧电压或源侧提供反压实现故障电流的抑制或关断，网侧方案通过增大线路阻抗或降低线路电压实现故障电流的抑制或关断。

源侧方案利用了换流站强可控性，但在故障清除过程中通过换流站控制故障电流的方式会阻断故障线路近端换流站功率传输，对选择性造成不利影响；网侧方案中利用直流断路器清除故障具有绝对是选择性，但高速大开断容量直流断路器的研制仍有困难，其成本昂贵且协调控制难度大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于源网配合的MMC柔性直流电网自适应故障清除方法，结合源侧控制策略和网侧断路器拓扑结构，通过源网配合实现故障清除；直流故障期间通过控制策略降低换流器投入的子模块数量，使换流器出口直流电压降低，并且与网侧预充电电容电压自适应配合，达到清除故障的目的。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于源网配合的MMC柔性直流电网自适应故障清除方法，包括：

所述MMC柔性直流电网具有两个源侧换流站MMC1和MMC3，两个电网侧换流站MMC2和MMC4，四个换流站的换流器通过双回直流架空线形成口字形连接，每个换流站有两个换流器；连接换流器的每条直流线路上两端分别安装网侧断路器，用于在直流线路发生故障时与源侧控制策略互相配合，共同隔离故障；所述网侧断路器的拓扑结构包括：

稳态低损耗支路，包括依次串联的隔离开关UFD₁、IGBT器件、隔离开关UFD₂；

转移支路，包括晶闸管T₀，该晶闸管T₀并联布置，该晶闸管T₀的一端与隔离开关UFD₁的前端连接、另一端接在IGBT器件与隔离开关UFD₂间的线路上；