CN107124911B - 一种清除hvdc电力网络中的故障的方法 - Google Patents

Abstract

在高压直流(HVDC)电力网络领域中，需要清除可能不时地出现的各种故障。一种清除高压DC电力网络(10；80)中的故障的方法，所述DC电力网络包括由至少第一DC电力传输介质(20)互连的至少三个电力转换器(12，14，16，18)，所述方法包括步骤：(a)检测所述第一DC电力传输介质(20)中的故障(68；72)，并且作为响应，将每个电力转换器(12，14，16，18)从正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式，以将在所述第一DC电力传输介质(20)中流动的产生的DC故障电流(I_Fault)向零驱动；(b)定位所述第一DC电力传输介质(20)中的故(68；72)，并将所述第一DC电力传输介质(20)的故障部分(62)与所述第一DC电力传输介质(20)的健康剩余部分(64)隔离；(c)将指定为重新通电电力转换器(66)的至少一个电力转换器(12，14，16，18)从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式，以对所述第一DC电力传输介质(20)的健康剩余部分(64)重新通电；以及(d)检测所述第一DC电力传输介质(20)的健康剩余部分(64)中的电压电平上升到超过第一阈值电平，并且作为响应，将与所述第一DC电力传输介质(20)的健康剩余部分(64)连接的所述或每个剩余的电力转换器(12，14，16，18)从所述故障阻断模式重新配置成所述正常电力传输模式。

Description

一种清除HVDC电力网络中的故障的方法

技术领域

本发明涉及一种清除高压直流(HVDC)电力网络中的故障的方法。

背景技术

在电力传输网络中，交流(AC)电被转换成直流(DC)电以经由架空线和/或海底电缆传输。这种转换成DC电消除了补偿由电力传输介质即传输电线或电缆施加的AC电容负载效应的需要，并降低每千米电线和/或电缆的成本，因此当电力需要在远距离传输时变成有成本效益的。电力变换器，诸如电压源变换器提供网络内AC电和DC电之间所需的转换。

一种典型的此类电力传输网络包括多个电力变换器，其中的每一个在一侧连接至相应的AC电力网络，在另一侧连接至DC电力网络，DC电力网络将其与一个或多个其它电力变换器互连。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种清除高压DC电力网络中的故障的方法，所述DC电力网络包括由至少第一DC电力传输介质互连的至少三个电力转换器，所述方法包括步骤：

(a)检测所述第一DC电力传输介质中的故障，并且作为响应，将每个电力转换器从正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式，以将在所述第一DC电力传输介质中流动的产生的DC故障电流向零驱动；

(b)定位所述第一DC电力传输介质中的故障，并将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离；

(c)将指定为重新通电电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式，以对所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分重新通电；以及

(d)检测所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分中的电压电平上升到超过第一阈值电平，并且作为响应，将与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分连接的所述或每个剩余的电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成所述正常电力传输模式。

响应于所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分中的电压电平的升高，将所述或每个剩余的电力转换器重新配置成正常电力传输模式，即，使所述或每个剩余的电力转换器返回其正常操作条件，消除了依赖通常非常宽间隔的电力转换器之间的远程通信的必要，以便在故障之后协调关联的DC电力网络的重新启动。这种远程通信会遇到停电、误差，可能引入不必要的延迟，所以本发明的方法产生重新启动DC电力网络的更可靠和反应迅速的方式。

在本发明的优选实施例中，所述至少三个电力转换器由第一和第二DC电力传输介质互连，并且其中，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括检测所述第一和第二DC电力传输介质中的每一个中的电压电平之间的差。

这些特征有利地允许本发明的方法检测其中每个电力转换器以对称单极配置连接的DC电力网络中线路接地即线路接地的故障。

可选地，所述至少三个电力转换器由第一和第二DC电力传输介质互连，并且其中，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括检测在所述第一和第二DC电力传输介质的每一个中流动的电流的上升。

本发明的这些特征允许在其中每个电力转换器以对称单极配置连接的DC电力网络中第一和第二DC电力传输介质之间的线路接地接线路故障(1ine-to-ground-to-linefault)或其它短路。

所述至少三个电力转换器可以只由第一DC电力传输介质互连，并且，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤可以包括检测在所述第一DC电力传输介质中流动的电流的上升。

特征的这种组合方便地允许本发明的方法检测其中每个电力转换器以不对称单极配置连接的DC电力网络中的线路接地故障。

优选地，所述第一和第二DC电力传输介质中的每一个具有与其连接的至少一个能量去除装置，并且，在将每个电力转换器从所述正常电力传输模式重新配置成所述故障阻断模式以将在所述第一DC电力传输介质中流动的产生的DC故障电流向零驱动的步骤之后，所述方法包括步骤：激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，以从所述第二DC电力传输介质去除能量，从而在出现所述故障之后将所述第二DC电力传输介质中的电压电平从过电压电平降低到第二阈值电平，所述第二阈值电平低于所述第二DC电力传输介质的正常绝对操作电压电平。

从所述第二DC电力传输介质去除能量从而将所述第二DC电力传输介质中的电压电平从过电压电平降低到低于所述第二DC电力传输介质的正常绝对操作电压电平的第二阈值电平，这允许所述或每个能量去除装置保持针对常规操作配置，其中，当其电压电平波动(在DC电力网络的正常操作期间，即在DC电力网络中没有特定的故障)超过安全阈值时，其从关联的DC电力传输介质去除能量，安全阈值通常是超过关联的DC电力传输的正常绝对操作电压电平的5％到10％。当供应至DC电力网络的能量暂时大于从DC电力网络中抽取的能量时，通常出现电压电平的这种波动。

在本发明的另一优选实施例中，所述第二阈值电平另外低于所述第一阈值电平。

将所述第二DC电力传输介质中的电压电平降低到也低于第一阈值电平的第二阈值电平，这促进随后检测所述第二DC电力传输介质中的电压电平上升到超过所述第一阈值电平，这又能够充当在故障隔离之后重新配置所述或每个剩余的电力转换器到其正常电力传输模式的触发器，因此允许重新启动DC电力网络。

可选地，在激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置的步骤之后，所述方法包括步骤：在预定的时段去除激活(deactivating)所述或每个所述能量去除装置的步骤，所述或每个所述能量去除装置的去除激活至少部分与定位所述第一DC电力传输介质中的故障并将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤重合。

在预定的时段去除激活所述或每个所述能量去除装置提供可以定位故障并在采取进一步的补救措施之前从剩余的DC电力网络隔离的充足的周期。

在本发明的又一优选实施例中，在预定的时段去除激活与所述第二DC电力传输介质连接的所述或每个所述能量去除装置的步骤之后跟随步骤：选择性激活与所述第一DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，并且选择性激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，以选择性互连所述第一和第二DC电力传输介质，从而提供所述第一和第二DC电力传输介质中的电压电平通过其能够重新平衡的路径。

重新平衡所述第一和第二DC电力传输介质中的电压电平是有益的，原因是这是DC电力网络的正常操作状态，这又有助于降低每个电力转换器的中点例如AC端子处的DC压力。

优选地，当检测到所述第一和第二DC电力传输介质中的平衡的电压电平，则将指定为重新通过电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤发生。

此步骤有助于确保在采取进一步的措施之前，在每个电力转换器的中点处的DC压力的降低有机会升高。

在本发明的又一优选实施例中，在检测到所述故障之后的预定时段，将指定为重新通电电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤发生。

此步骤提供在检测到故障之后定位DC电力网络内的故障的足够的时间并在执行进一步的补救措施之前适当地与网络隔离。

可选地，定位所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括询问位于所述电力网络各处的多个DC保护元件，所述DC保护元件位于所述电力网络各处以便允许将给定的DC电力传输介质的对应部分相互选择性隔离。

这种询问例如通过评估与各个DC保护元件关联的差动保护(differentialprotection)容易和可靠地识别故障的位置。

优选地，将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤包括步骤：操作位于邻近所述故障部分的至少一个DC保护元件以将所述故障部分与所述健康剩余部分电分离。

此步骤提供故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分容易和可靠的隔离。

将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤可以另外包括步骤：通过操作位于邻近所述第二DC电力传输介质的故障部分的至少一个DC保护元件以将所述故障部分与所述第二DC电力传输介质的健康剩余部分电分离，来将所述第二DC电力传输介质的故障部分与所述第二DC电力传输介质的健康剩余部分隔离。

此步骤合意地在故障情况下隔离在其中每个电力转换器以对称单极配置连接的DC电力网络中的第一和第二DC电力传输介质之间的所述或每种故障，例如线路接地接线路故障或其它短路。

可选地，一旦通过相应的DC电力传输介质流动的DC故障电流已经由所述故障阻断电力转换器向下驱动到低于安全阈值电平，则操作所述或每个所述DC保护装置发生。

此步骤允许使用只需要处理低电流生产量(例如当打开相应的开关触点时)的DC保护装置，所以相比这种情况的其它装置，该装置可以不太复杂不太昂贵。

附图说明

现在通过非限制性示例，参照附图接着简要描述本发明的优选实施例，图中：

图1示出适用根据本发明的第一和第二实施例的方法的各种情况中的第一DC电力网络的示意图；

图2示出形成图1中所示的DC电力网络的一部分的电力变换器的示意图；

图3(a)图解说明在图1中所示的DC电力网络中第一故障的出现；

图3(b)图解说明根据本发明的第一实施例的方法中的步骤；

图3(c)图解说明根据本发明的第一实施例的方法中的另一步骤；

图4(a)图解说明在图1中所示的DC电力网络中第二故障的出现；

图4(b)图解说明根据本发明的第二实施例的方法中的步骤；

图5示出关于适用根据本发明的第三实施例的方法的第二DC电力网络的示意图；

图6示出形成图5中所示的DC电力网络的一部分的电力变换器的示意图；

图7(a)图解说明在图5中所示的DC电力网络中第一故障的出现；

图7(b)图解说明根据本发明的第三实施例的方法中的步骤。

具体实施方式

如图1中所示，第一DC电力网络总体由附图标记10表示。

第一DC电力网络10包括第一、第二、第三和第四电力转换器12、14、16、18，这些电力转换器由分开的第一和第二DC电力传输介质20、22相互互连。第一DC电力网络10还可以包括少于或多于四个电力转换器。

每个电力转换器12、14、16、18连接在第一DC电力网络10和相应的第一、第二、第三或第四AC电力网络24、26、28、30之间。在所示的布置中，每个第一和第三AC电力网络24、28是陆上网络，其连接至现有的AC网络设施，而每个第二和第四AC电力网络26、30连接至可再生能源，诸如近海风场或其它弱AC系统。不过，在其它网络布置中，不一定都必须是这种情况。

如示意图2所示，每个第一和第三电力转换器12、16是电压源变换器，其以所称的“对称单极”配置连接在对应的AC网络24、28和第一DC电力网络10之间。

每个这种电力转换器12、16包括第一DC端子32和第二DC端子34，第一DC端子32操作连接至第一DC电力传输介质20，第二DC端子34操作连接至第二DC电力传输介质22。

此外，每个电力转换器包括AC端子36，其连接至对应的AC网络24、28。

电力转换器12、16还包括变换器分支38，其在第一和第二DC端子32、34之间延伸，并且更具体地包括在第一DC端子32和AC端子36之间延伸的第一分支部分40和在第二DC端子34和AC端子36之间延伸的第二分支部分42。

每个分支部分40、42包括多个串联连接的模块43(为了简洁，在图2只示出每个分支部分28、30中的一个模块43)。

在所示的特定布置中，每个模块43包括以全桥布置与能量储存装置46(例如电容器48)并联连接的两对开关元件44，以限定4象限双极模块，其能够提供负的、零或正的电压源，并且能够在双方向传导电流。

在其它对称单极布置(未示出)中，第一和第三电力变换器12、16可以包括超过一个变换器分支38，具体地可以包括三个变换器分支，其中的每一个与对应的三相AC电力网络的相应的相关联。

当操作于正常电力传输模式时，每个第一和第三电力变换器12、16生成在第一和第二DC端子32、34之间的正常操作电压差，即100％V。

每个电力变换器12、16通过设置第一DC端子32在第一正常操作电压例如+50％V操作，设置第二DC端子34在第二正常操作电压例如-50％V操作来生成这种正常操作电压差。

在这些条件下，尽管第一和第二DC端子32、34之间的正常操作电压差是100％V，但在每个第一和第二DC端子32、34处相对于地的电压电势只为50％V，所以每个相应的DC电力传输介质20、22经历只为50％V的电压电平。因此，可以根据此低电平的电压暴露确定每个DC电力传输介质20、22的安装需求。

每个第二和第四电力变换器14、18也是电压源变换器，其在对称单极配置中类似地连接在DC电力网络10和对应的第二和第四AC电力网络26、30之间。在每种情况下，这基本上是图2中图示的配置的镜像。

除了前述的之外，一个或多个电力转换器12、14、16、18但优选不是所有的电力转换器12、14、16、18可以指定为重新通电电力转换器62。这种电力转换器有助于在故障之后通过给网络10重新通电使DC电力网络10返回正常操作，即，使每个DC电力传输介质20、22的电压电平朝其正常操作电平斜坡上升，即对于第一DC电力传输介质20是+50％V，对第二DC电力传输介质22是-50％V。

在所示的网络布置中，每个第一和第三电力转换器12、16指定为重新通电电力转换器62。期望如此的原因是每个电力转换器位于陆上并连接至相对强的现有AC电力网络24、28。

返回图1中所示的DC电力网络10，第一DC电力传输介质20由多个互连的第一传输线50形成，传输线50以常规方式诸如经由连接至共同的母线而相互接合。类似地，第二DC电力传输介质22由多个互连的第二传输线52形成，第二传输线52以类似的方式相互接合。

每个第一和第二DC传输介质20、22具有与其连接的对应的第一或第二能量去除装置54、56。在所示的特定的网络布置中，第一DC电力传输介质20具有与其连接的两个第一能量去除装置54，其中的每一个位于邻近对应的第一或第三电力转换器12、16。以此方式定位第一能量去除装置54是方便的，原因是通常这意味着其是容易接近的，即位于陆上，以便允许简单的维修和服务。第二DC电力传输介质22类似地具有与其连接的两个第二能量去除装置56，其中的每一个也位于邻近第一和第三电力转换器12、16的相应一个。

在所示的网络布置中，每个能量去除装置54、56采用在对应的DC电力传输介质20、22和地58之间的分流支路的形式。每个这种分流支路能够被激活以向分流支路增加附加负载，例如电阻器，以便从对应的DC电力传输介质20、22去除能量，从而降低DC电力传输介质20、22中的电压电平。这种分流支路另外被配置成提供电压电平的主动控制。这种类型的能量去除装置54、56通常已知为动态断路电阻器(DBR)，不过，其它形式的能量去除装置也是可行的。

除了前述的之外，DC电力网络10包括位于其各处的许多个DC保护元件60。更具体地，各个DC保护元件60位于每个DC电力传输介质20、22内，以便允许给定的DC电力传输介质20的相应部分(例如故障部分62)从剩余部分(例如健康剩余部分64)的选择性隔离，即电分离。DC保护元件60的给定布置示于图1中，但其它布置也是可行的。

每个DC保护元件60可以是DC断开器、快速操作断开器、电力电子开关、AC断路器、HVDC断路器或一些其它的电路隔离装置。

可能出现在第一DC电力网络10中的第一种类型的故障68是所称的线路接地故障，即在DC电力传输介质20、22之一和地58之间的短路，如图3(a)中示意性图示的。第一故障68显示为出现在第一DC电力传输介质20和地58之间，在这种情况下，根据第一故障68发生在哪个电力传输介质20、22中，来指定第一DC电力传输介质20。换言之，实际上，第一故障68可能出现在DC电力传输介质20、22的任何一个和地58之间，与故障出现有关的无论哪个DC电力传输介质20、22被认为是第一DC电力传输介质20。

下面另外参照图3(b)和3(c)描述根据本发明的第一实施例清除这种故障的方法。

所述方法中的第一步骤是检测第一故障68的出现，在这种情况下包括检测在每个第一和第二DC电力传输介质20、22中的电压电平的差。在这方面，如图3(a)中示意性图示的，当第一故障68出现在第一DC电力传输介质20中时，第一DC电力传输介质20中的电压电平从+50％V的正常操作电平下降到零，而第二DC电力传输介质22中的电压电平从-50％V的正常操作电平增高到可能高达近似-100％V的较高值。

一旦已经检测到电压电平中的差，在本发明的第一方法中的下一步骤是将每个电力转换器12、14、16、18从正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式。在故障阻断模式中，每个电力转换器12、14、16、18保持连接至DC电力网络10和对应的AC电力网络24、26、28、30，但不再允许在DC和AC网络10、24、26、28、30之间交换有功功率，即能量。更具体地，在故障阻断模式中，每个电力转换器12、14、16、18不再允许电流从关联的AC网络24、26、28、30传输至DC电力网络10。不过，在一些配置中，电力转换器12、14、16、18仍能够允许在网络之间交换无功功率。

电力转换器12、14、16、18的这种阻断将在第一DC电力传输介质20中流动的产生的DC故障电流I_Fault向零驱动，即开始熄灭DC故障电流I_Fault。

在将每个电力转换器12、14、16、18重新配置成故障阻断模式之后，本发明的第一方法包括步骤：激活与第二DC电力传输介质22连接的至少一个第二能量去除装置56。这从第二DC电力传输介质22去除了能量，从而将第二DC电力传输介质22中的电压电平从过电压电平即-100％V降低到低于第二DC电力传输介质22的正常操作电压即低于-50％V的第二阈值电平。

一旦第二DC电力传输介质22中的电压电平已经降低至第二阈值电平，本发明的第一方法包括步骤：在预定的时段内去除激活所述或每个所述第二能量去除装置56。在这种环境下，去除激活所述或每个所述第二能量去除装置56意味着使其将第二DC电力传输介质22中的电压电平保持在第二阈值电平，即不再进一步降低第二DC电力传输介质22中的电压电平。

在本发明的第一方法中，去除激活所述或每个所述第二能量去除装置56的步骤与定位第一DC电力传输介质20中的第一故障68并将第一DC电力传输介质20的故障部分62与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64隔离的步骤重合。

定位第一DC电力传输介质20中的第一故障68包括通过评估与各个DC保护元件60关联的差动保护询问位于第一DC电力传输介质20中的多个DC保护元件60。

同时，将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64隔离包括操作位于邻近故障部分62的DC保护元件60，以将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64电分离，如在图3(b)中示意性图示的。

一旦通过第一DC电力传输介质20流动的DC故障电流I_Fault已经由故障阻断电力转换器12、14、16、18向下驱动到低于安全阈值电平，则DC保护元件60的这种操作发生。

一旦已经定位第一故障68并从第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64隔离，则所述或每个所述第二能量去除装置56已经在预定的时段内被去除激活，本发明的第一方法包括步骤：选择性激活与第一DC电力传输介质20连接的至少一个第一能量去除装置54，并且选择性激活与第二DC电力传输介质20连接的至少一个第二能量去除装置56，以选择性互连第一和第二DC电力传输介质20、22，如在图3(c)中示意性图示的。第一和第二DC电力传输介质20、22的这种互连提供路径70，通过路径70第一和第二DC电力传输介质20、22中的电压电平能够重新平衡。

一旦已经检测到第一和第二DC电力传输介质20、22中的电压电平的重新平衡，则本发明的第一方法包括步骤：将指定的重新通电电力转换器66从故障阻断模式重新配置成重新通电模式。

在图示的示例性方法中，第一故障68的定位及其随后与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64的隔离导致第一电力转换器12即第一指定的重新通电电力转换器66部分地与第一DC电力网络10断开。因此，在这种情况下，不适合对第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64重新通电，所以第三电力转换器16即第二指定的重新通电电力转换器66实际上重新配置成重新通电模式，以便对第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64以及还有完全健康的第二DC电力传输介质22重新通电。对电力传输介质20、22重新通电涉及对电力转换器66重新通电，使每个电力传输介质20、22中的电压电平斜坡上升。

之后，本发明的第一方法需要步骤：检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64中的电压电平上升到超过第一DC电力传输介质20的第一阈值电平，在本文中描述的示例性实施例中，第一阈值电平低于正常操作电平，即低于+50％V，但高于本文上面提到的第二阈值电平。

响应于检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64中的电压电平上升到高于第一阈值电平，本发明的第一方法则执行步骤：将继续与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64连接的每个剩余的电力转换器，即第二和第四电力转换器14、18从故障阻断模式重新配置成其正常电力传输模式，使得第一电力网络10再次能够传输有功功率。

可能出现在第一DC电力网络10中的第二类型的故障72是所称的线路接地接线路(line-to-ground-to-line)故障，即如在图4(a)中示意性图示的在每个DC电力传输介质20、22和地58之间短路，或者直接在第一和第二DC电力传输介质20、22之间的短路。

下面另外参照图4(b)描述根据本发明的第二实施例的清除这种故障的方法。

第二方法的第一步骤是检测第二故障72的出现，这包括检测在每个第一和第二DC电力传输介质20、22中流动的电流的上升。

一旦已经检测到这种电流上升，则在本发明的第二方法中的下一步骤是再次将每个电力转换器12、14、16、18从其正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式，这基本上与上文关于本发明的第一方法描述的相同。

电力转换器12、14、16、18的这种阻断类似地将在每个第一和第二DC电力传输介质20、22中流动的产生的DC故障电流I_Fault向零驱动，即其再次开始熄灭DC故障电流I_Fault。

在将每个电力转换器12、14、16、18重新配置成故障阻断模式之后，本发明的第二方法包括步骤：定位每个第一和第二DC电力传输介质20、22中的第二故障72，并将对应的第一和第二DC电力传输介质20、22的故障部分62与其健康剩余部分64隔离。

定位每个DC电力传输介质20、22中的第二故障72还包括通过评估与各个DC保护元件60关联的差动保护，询问位于第一和第二DC电力传输介质20、22中的多个DC保护元件60。

同时，将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64隔离类似地包括操作位于邻近故障部分62的DC保护元件60，以将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64电分离，如在图4(b)中示意性图示的。

这种隔离另外还包括步骤：从第二DC电力传输介质22的健康剩余部分64隔离第二DC电力传输介质22的故障部分62。通过操作位于与第二DC电力传输介质22的故障部分62邻近的至少一个DC保护元件60以将故障部分62与第二DC电力传输介质22的健康剩余部分64电分离，来实现这种隔离，如在图4(b)中示意性图示的。

一旦通过每个DC电力传输介质20、22流动的DC故障电流I_Fault已经由故障阻断电力转换器12、14、16、18向下驱动到低于安全阈值电平，则DC保护元件60的这种操作类似地发生。

本发明的第二方法包括在已经定位第二故障72之后的预定时段，将指定的重新通电电力转换器66从故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤。

在图示的示例性方法中，第二故障72的定位及其随后与第一和第二DC电力传输介质20、22的相应健康剩余部分64的隔离再次导致第一电力转换器12与第一DC电力网络10断开。因此，在这种情况下，也不适合对第一和第二DC电力传输介质20、22的健康剩余部分64重新通电，所以第三电力转换器16被重新配置成重新通电模式，以便对第一和第二DC电力传输介质20、22的相应健康剩余部分64重新通电。

之后，本发明的第二方法需要步骤：检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64中的电压电平上升到超过第一DC电力传输介质20的第一阈值电平，该第一阈值电平低于正常操作电平，即低于+50％V。

响应于检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64的电压电平上升超过第一阈值电平，本发明的第二方法执行步骤：将继续与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64连接的每个剩余的电力转换器，即第二和第四电力转换器14、18从故障阻断模式重新配置成其正常电力传输模式，使得第一DC电力网络10再次能够传输有功功率。

如图5中所示，第二DC电力网络总体由附图标记80指示。

第二DC电力网络80类似于第一DC电力网络10，相同的特征共用相同的附图标记。

不过，第二DC电力网络80与第一DC电力网络10的不同在于每个第一和第三电力转换器12、16是电压源变换器，其以所称的“不对称单极”配置连接在对应的AC网络24、28和第二DC电力网络80之间，这在图6中示意性图示。

这种配置意味着每个电压源变换器包括第二端子82，其不是操作连接至第二DC电力传输介质，而是直接地或者经由电线或电缆操作连接至地58。

电压源变换器另外与本文上面关于第一DC电力网络10描述的那些相同，并且类似地可以包括不同数目和配置的模块43以及不同数目的变换器分支38。

当在正常电力传输模式操作时，第二DC电力网络80中的电压源变换器在其第一DC端子32和其第二端子82之间生成正常操作电压差，即100％V。

在这种情况下，在第一DC端子32处的电压电势是100％V，所以关于第一DC电力传输介质20产生更大的绝缘需求。

第二DC电力网络80中的每个第二和第四电力转换器14、18也是电压源变换器，其类似地以不对称单极配置连接在第二DC电力网络80和对应的第二和第四AC电力网络26、30之间，在每种情况下，也基本上是图6中图示的配置的镜像。

返回图5中所示的第二DC电力网络80，与第一DC电力网络10不同的另一方式由每个电力转换器12、14、16、18的不对称单极配置产生，因为这些电力转换器只由第一高压DC电力传输介质20相互互连。

第一故障68即线路接地故障也可能出现在第二DC电力网络80中，如在图7(a)中示意性图示的。

下面另外参照图7(b)描述根据本发明的第三实施例的清除这种故障的方法。本发明的第三方法类似于本发明的第二方法。

第三方法中的第一步骤是检测在第二DC电力网络80中第一故障68的出现，这包括检测在第一DC电力传输介质20中流动的电流的上升。可以通过直接监测在第一DC电力传输介质20中流动的电流或者通过观察DC电力传输介质20的电压的暴跌，检测指示故障的电流的上升。

一旦已经检测到这种电流上升，则本发明的第三方法中的下一步骤是再次将每个电力转换器12、14、16、18从其正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式，这基本上与上文关于本发明的第一和第二方法描述的相同。

电力转换器12、14、16、18的这种阻断类似地将在第一DC电力传输介质20中流动的产生的DC故障电流I_Fault向零驱动，即其再次开始熄灭DC故障电流I_Fault。

在将每个电力转换器12、14、16、18重新配置成故障阻断模式之后，本发明的第三方法包括步骤：定位第一DC电力传输介质20中的第一故障68，并将第一DC电力传输介质20的故障部分62与其健康剩余部分64隔离。

定位第一DC电力传输介质20中的第一故障68也包括通过评估与各个DC保护元件60关联的差动保护，询问位于第一DC电力传输介质20中的多个DC保护元件60。

同时，将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64隔离类似地包括操作位于邻近故障部分62的DC保护元件60，以将第一DC电力传输介质20的故障部分62与健康剩余部分64电分离，如在图7(b)中示意性图示的。

一旦通过第一DC电力传输介质20流动的DC故障电流I_Fault已经由故障阻断电力转换器12、14、16、18向下驱动到低于安全阈值电平，则DC保护元件60的这种操作类似地发生。

本发明的第三方法包括在已经定位第二DC电力传输介质80中的第一故障68之后的预定时段，将指定的重新通电电力转换器66从故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤。

在图示的示例性方法中，第一故障68的定位及其随后与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64的隔离再次导致第一电力转换器12与第一DC电力网络10断开。因此，也不适合对第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64重新通电，所以第三电力转换器16被重新配置成重新通电模式，以便对第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64重新通电。

本发明的第三方法需要步骤：检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64中的电压电平上升到超过第一DC电力传输介质20的第一阈值电平，该第一阈值电平低于正常操作电平，即低于+100％V。

响应于检测第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64中的电压电平上升超过第一阈值电平，本发明的第三方法类似地执行步骤：将继续与第一DC电力传输介质20的健康剩余部分64连接的每个剩余的电力转换器，即第二和第四电力转换器14、18从故障阻断模式重新配置成其正常电力传输模式，使得第二DC电力网络80再次能够传输有功功率。

Claims (14)

1.一种清除高压DC电力网络中的故障的方法，所述DC电力网络包括由至少第一DC电力传输介质互连的至少三个电力转换器，所述方法包括以下步骤：

(a)检测所述第一DC电力传输介质中的故障，并且作为响应，将每个电力转换器从正常电力传输模式重新配置成故障阻断模式，以将在所述第一DC电力传输介质中流动的产生的DC故障电流向零驱动；

(b)定位所述第一DC电力传输介质中的故障，并将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离；

(c)将指定为重新通电电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式，以对所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分重新通电；以及

(d)检测所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分中的电压电平上升到超过第一阈值电平，并且作为响应，将与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分连接的每个剩余的电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成所述正常电力传输模式。

2.根据权利要求1所述的清除故障的方法，其特征在于，所述至少三个电力转换器由第一和第二DC电力传输介质互连，并且其中，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括检测所述第一和第二DC电力传输介质中的每一个中的电压电平之间的差。

3.根据权利要求1所述的清除故障的方法，其特征在于，所述至少三个电力转换器由第一和第二DC电力传输介质互连，并且其中，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括检测在所述第一和第二DC电力传输介质的每一个中流动的电流的上升。

4.根据权利要求1所述的清除故障的方法，其特征在于，所述至少三个电力转换器只由第一DC电力传输介质互连，并且其中，检测所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括检测在所述第一DC电力传输介质中流动的电流的上升。

5.根据权利要求2所述的清除故障的方法，其特征在于，所述第一和第二DC电力传输介质中的每一个具有与其连接的至少一个能量去除装置，并且其中，在将每个电力转换器从所述正常电力传输模式重新配置成所述故障阻断模式以将在所述第一DC电力传输介质中流动的产生的DC故障电流向零驱动的步骤之后，所述方法包括步骤：激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，以从所述第二DC电力传输介质去除能量，从而在出现所述故障之后将所述第二DC电力传输介质中的电压电平从过电压电平降低到第二阈值电平，所述第二阈值电平低于所述第二DC电力传输介质的正常绝对操作电压电平。

6.根据权利要求5所述的清除故障的方法，其特征在于，所述第二阈值电平另外低于所述第一阈值电平。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的清除故障的方法，其特征在于，在激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置的步骤之后，所述方法包括步骤：在预定的时段内去除激活所述至少一个能量去除装置的步骤，所述至少一个能量去除装置的去除激活至少部分与定位所述第一DC电力传输介质中的故障并将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤重合。

8.根据权利要求7所述的清除故障的方法，其特征在于，在预定的时段去除激活与所述第二DC电力传输介质连接的所述至少一个能量去除装置的步骤之后跟随步骤：选择性激活与所述第一DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，并且选择性激活与所述第二DC电力传输介质连接的至少一个能量去除装置，以选择性互连所述第一和第二DC电力传输介质，从而提供所述第一和第二DC电力传输介质中的电压电平通过其能够重新平衡的路径。

9.根据权利要求8所述的清除故障的方法，其特征在于，一检测到所述第一和第二DC电力传输介质中的平衡的电压电平，则将指定为重新通电电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤发生。

10.根据权利要求3或权利要求4所述的清除故障的方法，其特征在于，在检测到所述故障之后的预定时段，将指定为重新通电电力转换器的至少一个电力转换器从所述故障阻断模式重新配置成重新通电模式的步骤发生。

11.根据权利要求1所述的清除故障的方法，其特征在于，定位所述第一DC电力传输介质中的故障的步骤包括询问位于所述电力网络各处的多个DC保护元件，所述DC保护元件位于所述电力网络各处以便允许将给定的DC电力传输介质的对应部分相互选择性隔离。

12.根据权利要求2或3所述的清除故障的方法，其特征在于，将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤包括步骤：操作位于邻近所述故障部分的至少一个DC保护元件以将所述故障部分与所述健康剩余部分电分离。

13.根据权利要求12所述的清除故障的方法，其特征在于，将所述第一DC电力传输介质的故障部分与所述第一DC电力传输介质的健康剩余部分隔离的步骤另外包括步骤：通过操作位于邻近所述第二DC电力传输介质的故障部分的至少一个DC保护元件以将所述故障部分与所述第二DC电力传输介质的健康剩余部分电分离，来将所述第二DC电力传输介质的故障部分与所述第二DC电力传输介质的健康剩余部分隔离。

14.根据权利要求12所述的清除故障的方法，其特征在于，一旦通过相应的DC电力传输介质流动的DC故障电流已经由所述故障阻断电力转换器向下驱动到低于安全阈值电平，则操作所述至少一个DC保护元件动作。