CN105914702A - 一种低电流危害的f-mmc型柔性直流输电系统故障重合闸方法 - Google Patents

一种低电流危害的f-mmc型柔性直流输电系统故障重合闸方法 Download PDF

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李斌
何佳伟
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems

Abstract

本发明公开了一种低电流危害的F‑MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，通过闭锁换流器清除直流故障电流，并完成去游离；此后，将所有FBSM子模块投入到FBSM类半桥闭锁模式；利用FBSM类半桥闭锁模式实现F‑MMC不控整流桥运行方式；若直流线路不再出现电流，则表明为故障已经消失，可重启换流站；若直流线路再次出现电流，则表明故障仍然存在，判断为永久性故障，立即闭锁换流器。与现有技术相比，本发明只需通过判断电流存在与否即可实现重合闸判断，当重合于永久性故障时，可以在很小的线路电流情况下快速重新闭锁换流器，有效避免了重合闸对系统造成的二次过流冲击，具有低电流危害的积极效果。

Description

一种低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法
技术领域
本发明涉及电力系统保护控制领域，特别是涉及一种柔性直流输电系统直流故障重合闸方法。
背景技术
利用架空线路输电的柔性直流输电是未来大容量直流输电的有效实现方式之一。架空线路输电情况下，直流故障率大大提高，利用全桥子模块型MMC(full-bridgesub-module modular multi-level converter，F-MMC)代替传统的半桥式MMC能够实现故障电流的快速清除。此外，架空线路瞬时性故障概率较大，因此需设计合适的故障重合闸策略。现有的重合闸策略主要是在一段时间的系统去游离过程以后，在零功率模式下解锁换流站，通过判断是否能够建立直流电压实现对故障存在与否的判断。然而，这种方法以电压建立与否作为判据，若重合于永久性故障，会由于电容放电而快速过流，对系统造成二次危害。针对这一问题，有必要设计能够有效降低系统二次过流危害的重合闸方法。
发明内容
针对目前柔性直流系统故障重合闸策略会导致电流二次过流危害的问题，本发明提出了一种低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，针对F-MMC型柔性直流输电系统、具有低电流危害的直流故障重合闸方法。
本发明的一种低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、利用FBSM换流器清除直流故障电流，并完成去游离；
步骤2、将所有FBSM换流器投入到类半桥闭锁模式；
步骤3、利用FBSM类半桥闭锁模式实现F-MMC不控整流桥运行方式；
步骤4、判断直流线路是否再次出现电流来判断故障仍然存在或是已经消失；
步骤5、若直流线路不再出现电流，则表明故障已经消失，那么进入系统重启运行模式，在重启控制策略下恢复正常运行；
步骤6、若直流线路再次出现电流，则表明故障仍然存在，判定为永久性故障，立即闭锁全桥子模块换流器。
1.所述步骤2中的FBSM类半桥闭锁模式包括两种实现方式：实现方式一，相应的FBSM类半桥闭锁模式一导通IGBT T1，T2～T4保持闭锁状态，此时故障电流经续流二极管D3及IGBT T1流通；实现方式二，相应的FBSM类半桥闭锁模式二导通IGBT T4，T1～T3保持闭锁状态，此时故障电流经续流二极管D2及IGBT T4流通。
所述F-MMC不控整流桥运行方式分别包括两种FBSM类半桥闭锁模式实现方式成的三相整流桥。
与传统直接解锁换流器的基于电压建立与否的重合闸策略相比，本发明在重合于永久性故障时避免了电容放电，而且由于只需判断电流存在与否，因此可以在很小的线路电流情况下快速重新闭锁换流器，不会导致系统的二次过流，有效避免了重合闸对系统造成的二次过流冲击。
附图说明
图1为FBSM类半桥闭锁模式电路图，(a)、实现方式一；(b)、实现方式二；
图2为F-MMC不控整流运行方式示意图，(a)、基于类半桥闭锁模式实现方式一构成的F-MMC不控整流运行方式一；(b)、基于类半桥闭锁模式实现方式二构成F-MMC不控整流运行方式二；
图3为本发明的一种针对F-MMC型柔性直流输电系统的直流故障重合闸方法整体流程图。
具体实施方式
针对全桥子模块结构特点，本发明设计分别提出了一种新型的子模块运行模式以及相应的换流器不控整流运行方式，并据此设计了一种具有低电流危害的故障重合闸策略，具体内容包括：
针对FBSM拓扑结构特点，提出相应的新型子模块运行模式，本发明将该运行模式称为类半桥闭锁模式。如图1(a)所示为类半桥闭锁模式实现方式一，导通IGBT T1，T2～T4保持闭锁状态，此时故障电流只可能经续流二极管D3及IGBT T1流通，其物理特性与闭锁状态下的半桥子摸块相同，因此命名为类半桥闭锁模式；如图1(b)所示为类半桥闭锁模式实现方式二，导通IGBT T4，T1～T3保持闭锁状态，此时故障电流只可能经续流二极管D2及IGBT T4流通，物理特性亦与闭锁状态下的半桥子摸块相同。
根据FBSM的类半桥闭锁模式两种实现方式，相应设计如图2所示的两种F-MMC不控整流运行方式。该运行方式下，换流器相当于一个不控整流桥。
如图3所示，为本发明提出的一种针对F-MMC型柔性直流输电系统的直流故障重合闸方法的整体流程，包括以下步骤：
利用F-MMC清除直流故障电流，并完成去游离过程，步骤1；将所有FBSM投入到类半桥闭锁模式，步骤2；类半桥闭锁模式实现F-MMC不控整流桥运行方式，步骤3；通过判断直流线路是否再次出现电流来判断故障仍然存在或是已经消失(即在不考虑测量误差的情况下，判断直流线路的电流Idc是否等于0)，步骤4；若电流Idc＝0，表明直流线路不再出现电流，即故障已经消失，进入系统重启运行模式，在重启控制策略下恢复正常运行，步骤5；反之，若电流Idc≠0，则表明直流线路再次出现电流，即故障仍然存在，判定为永久性故障，立即闭锁换流器，步骤6。

Claims (3)

1.一种低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)、利用FBSM换流器清除直流故障电流，并完成去游离；
步骤(2)、将所有FBSM换流器投入到FBSM类半桥闭锁模式；
步骤(3)、利用FBSM类半桥闭锁模式实现F-MMC不控整流桥运行方式；
步骤(4)、判断直流线路是否再次出现电流来判断故障仍然存在或是已经消失；
步骤(5)、若直流线路不再出现电流，则表明故障已经消失，那么进入系统重启运行模式，在重启控制策略下恢复正常运行；
步骤(6)、若直流线路再次出现电流，则表明故障仍然存在，判定为永久性故障，立即闭锁全桥子模块换流器。
2.如权利要求1所述的低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，其特征在于，所述步骤(2)中的FBSM类半桥闭锁模式包括两种实现方式：实现方式一，相应的FBSM类半桥闭锁模式一导通IGBT T1，T2～T4保持闭锁状态，此时故障电流经续流二极管D3及IGBT T1流通；实现方式二，相应的FBSM类半桥闭锁模式二导通IGBT T4，T1～T3保持闭锁状态，此时故障电流经续流二极管D2及IGBT T4流通。
3.如权利要求1所述的低电流危害的F-MMC型柔性直流输电系统故障重合闸方法，其特征在于，所述F-MMC不控整流桥运行方式包括两种FBSM类半桥闭锁模式实现方式分别构成的三相整流桥。
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