[发明专利]一种具有直流故障清除能力的换流站及其控制方法

摘要

本发明公开了一种具有直流故障清除能力的换流站及其控制方法，换流站包括模块化多电平换流器、平波电抗器、快速分流切断开关、快速开断开关、电流转移开关和线路放电引导电路。本发明能够快速有效地清除直流故障，与子模块替换方案相比，本发明的造价成本与其相当或略高于，但运行损耗较低，与采用半桥子模块的模块化多电平换流器相同；与采用直流断路器的方案相比，造价成本将有大幅度的降低，尤其是在多端直流输电系统中。

主权项

一种具有直流故障清除能力的换流站在直流故障状况下的控制方法，所述换流站包括模块化多电平换流器、平波电抗器、快速分流切断开关、快速开断开关、电流转移开关和线路放电引导电路；其中：所述的模块化多电平换流器交流侧与电网相连接，直流侧的高压端与平波电抗器的一端相连，直流侧的低压端接地；平波电抗器的另一端与快速开断开关的一端以及快速分流切断开关的一端相连，快速分流切断开关的另一端接地，快速开断开关的另一端与电流转移开关的一端相连，电流转移开关的另一端与线路放电引导电路的高压端以及直流输电线路相连，线路放电引导电路的低压端接地；所述的快速分流切断开关由多个开关单元串联组成，所述的开关单元包括多个带反并二极管的IGBT管和一个避雷器；其中，所有IGBT管串联后与避雷器并联，其中一半的IGBT管采用正向连接，另一半的IGBT管采用反向连接，所有IGBT管的基极均接收来自外部设备提供的开关控制信号；所述的线路放电引导电路包括一个快速闭合开关和一个电阻；其中，快速闭合开关的一端构成线路放电引导电路的高压端，快速闭合开关的另一端与电阻的一端相连，电阻的另一端构成线路放电引导电路的低压端并接地；所述控制方法包括如下步骤：(1)在直流输电线路中检测到故障电流后，立刻对线路放电引导电路内的快速闭合开关施加闭合信号，同时对快速分流切断开关内的所有开关管施加开通信号；使得模块化多电平换流器直流侧的输出电流分别流入故障点、线路放电引导电路以及快速分流切断开关；(2)在快速闭合开关完成闭合后，对电流转移开关内的所有开关管施加关断信号；使得模块化多电平换流器直流侧的输出电流仅流入快速分流切断开关，直流输电线路的剩余能量将通过线路放电引导电路与故障点之间的回路实现泄放；(3)在电流转移开关完成电流开断后，对快速开断开关施加开断信号，实现模块化多电平换流器与直流输电线路物理隔离；进而对快速分流切断开关内的所有开关管施加关断信号，剩余能量将通过快速分流切断开关内的避雷器泄放，至此，直流故障清除。