[发明专利]一种新能源孤岛电网送出系统的直流故障自清除方法

说明书

本发明公开了一种新能源孤岛电网送出系统的直流故障自清除方法，送端采用定交流电压和频率控制策略，受端有且只有一个采用定直流电压控制策略，其余受端采用定有功功率控制策略，同时，送端柔性直流换流站各极实时检测流出本极的直流电流，受端柔性直流换流站各极实时检测流入本极的直流电流，在检测到直流故障发生后，根据各自的控制策略自动进行直流故障清除，并配合送端交流耗能实现送端孤岛的能量平衡。解决了柔性直流与新能源协调控制、功率盈余以及直流侧自清除直流故障的技术问题，提高了新能源孤岛电网送出系统的功率调节能力和系统稳定性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种新能源孤岛电网送出系统的直流故障自清除方法。

背景技术

新能源基地大多建设在偏远地区，负荷水平低、网架结构薄弱，新能源孤岛稳定外送需求明显。柔性直流输电具有灵活、可控、高效等特点，是新能源送外的重要电力输送手段之一。对于送端而言，柔性直流换流器能够为新能源电场提供稳定的交流电压，可孤岛运行，并足够地快速动态补偿、降低新能源机组脱网的风险，提高新能源利用率。对于受端而言，柔性直流不存在换相失败问题，且能提供动态无功补偿，能够有效解决多直流馈入交流电网稳定性、抵御电网严重故障等问题具有重要意义。

直流故障穿越技术是柔性直流输电系统在应用于陆上大规模可再生能源开发与远距离外送的新场景时要考虑的关键技术，目前的直流故障穿越技术仍存在以下技术问题：1)换流阀中的子模块电容储能较小，过流及过压能力较弱，在直流故障瞬间，新能源功率调节能力较弱，速度较慢，难以快速、大幅解决交直流侧能量失衡问题；2)更远距离、更大容量的架空线路，会降低熄弧速度，甚至导致无法在设定的去游离时间内完成熄弧，影响系统的稳定性；3)在新能源孤岛送出中，交流电压和频率需由柔性直流构建，直流故障清除期间，柔直还需要通过负压输出策略对故障电流进行主动控制，控制难度较大。

发明内容

本发明提供了一种新能源孤岛电网送出系统的直流故障自清除方法，充分发挥柔性直流的优点，解决了柔性直流与新能源协调控制、功率盈余以及直流侧自清除直流故障的技术问题，可实现新能源孤岛电网经真双极柔性直流架空线的大容量、远距离送出。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种新能源孤岛电网送出系统的直流故障自清除方法，包括：

S1、搭建新能源孤岛电网送出系统，新能源孤岛电网送出系统包括新能源电场、送端柔性直流换流站、受端柔性直流换流站、直流架空线和交流耗能装置，新能源电场通过三相交流母线共同连接至送端柔性直流换流站，交流耗能装置连接在新能源电场与送端柔性直流换流站之间，送端柔性直流换流站通过双极直流架空线与受端柔性直流换流站连接，送端柔性直流换流站和直流架空线以及受端柔性直流换流站构成真双极直流系统；

S2、配置送端柔性直流换流站和受端柔性直流换流站的控制策略，其中，所有送端柔性直流换流站均采用双闭环的定交流电压和频率控制策略，受端柔性直流换流站有且只有一个采用定直流电压控制策略，其余受端柔性直流换流站采用定有功功率控制策略；

S3、各个送端柔性直流换流站和受端柔性直流换流站实时检测直流电压和电流，根据直流电压和电流判断线路是否发生直流故障，若是，则同时执行步骤S6和步骤S7；

S4、送端柔性直流换流站各极实时检测流出本极的直流电流，若检测到流出本极的直流电流增大，则本极通过直流控制器自动降低直流电压偏置量，减小直流侧投入的桥臂子模块个数，直接对直流电压进行控制，输出负向直流电压，主动清除直流故障；

S5、受端柔性直流换流站各极实时检测流入本极的直流电流，若检测到流入本极的直流电流降低并反向增加，则本极通过直流电流控制器自动降低直流电压偏置量，减小直流侧投入的桥臂子模块个数，直接对直流电压进行控制，输出负向直流电压，主动清除直流故障；