[发明专利]新能源孤岛电网送出系统的暂时性闭锁清除直流故障方法

说明书

本申请公开了一种新能源孤岛电网送出系统的暂时性闭锁清除直流故障方法，在受端检测到直流电流首次到零时，通过暂时性闭锁切除故障电流，并配合交流耗能装置实现送端孤岛能量平衡实现了系统直流架空线故障自清除，相比现有技术，降低了全桥子模块比例，节省了工程投资，并且可以防止直流电流在零附近反复波动，缩短直流电流熄弧时间；在检测到直流故障时，送端均将故障极的外环控制器切换为定子模块电容电压控制，单极运行时，送端还根据子模块电压大小选择是否过投入交流耗能装置，以降低故障极子模块电容过压风险，改善了现有技术存在的输出负压策略需要较高比例的全桥子模块，造价较高，子模块过压跳闸风险以及直流电流熄弧时间长的技术问题。

技术领域

本申请涉及电网技术领域，尤其涉及一种新能源孤岛电网送出系统的暂时性闭锁清除直流故障方法。

背景技术

新能源基地大多建设在偏远地区，当地负荷水平低、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，作为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，并足够的快速动态无功补偿、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。

然而，考虑到特高压柔性直流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，输电容量大、距离远、运行方式复杂。需要指出，在输电距离和输电容量进一步提升时，将会对系统及设备的运行特性产生从“量变”到“质变”的影响，目前尚未有成熟的直流工程设计经验，其中直流故障穿越是关键技术，面临的技术难度大，挑战大。其中一个比较突出的问题是：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。现有技术在采用新能源孤岛电网经柔性直流架空线送出系统的直流故障自清除技术中，送受端均采用输出负压策略，换流阀全程不闭锁，实现直流线路故障自清除。但是需要指出，该方法输出负压策略需要较高比例的全桥子模块，造价较高，并且送端换流阀中的子模块电容电压已接近器件极限，存在子模块过压跳闸风险。

发明内容

本申请提供了新能源孤岛电网送出系统的暂时性闭锁清除直流故障方法，用于改善现有技术存在输出负压策略需要较高比例的全桥子模块，造价较高，存在子模块过压跳闸风险以及直流电流熄弧时间长的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种新能源孤岛电网送出系统的暂时性闭锁清除直流故障方法，包括：

S1、构建新能源孤岛电网送出系统，所述新能源孤岛电网送出系统包括新能源电场、送端换流站、受端换流站、直流架空线和交流耗能装置，新能源电场通过三相交流线共同连接至送端换流站，交流耗能装置设置在新能源电场与送端换流站之间，送端换流站通过直流架空线与受端换流站连接，送端换流站和直流架空线以及受端换流站构成直流系统；

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

S3、送端换流站各极实时检测流出本极的直流电流，受端换流站各极实时检测流入本极的直流电流；

S4、送端换流站各极若检测到流出本极的直流电流增大，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、受端换流站各极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；若受端换流站检测到直流电流首次到零时，产生暂时性闭锁信号，在该暂时性闭锁信号有效期间内将该受端换流站进行暂时性闭锁并对内环控制器以及直流电流裕度控制器进行重置处理；