CN108963987A - 用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法、一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统和一种直流电网。用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法包括：当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

Description

用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法

技术领域

本发明涉及直流电网技术领域，具体而言，涉及一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法、一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统和一种直流电网。

背景技术

目前，在相关技术中，直流电网自身具备传输容量大、线损低、可靠性高等诸多优势，日益受到了人们的关注。柔性直流系统由于其独特的控制性能、无换相失败等优点，成为直流电网发展的主流趋势。而如何解决直流线路故障时，柔性直流系统故障电流的清除成为目前工程上和学术上的难点问题。

直流电网故障电流可通过以下三种关键设备进行限制，即优化直流换流器拓扑、直流变压器和故障电流限流器。

优化直流换流器拓扑可关断直流故障电流。对于基于柔性直流系统，MMC(ModularMultilevel Converter，模块化多电平换流器)是其换流站拓扑的首选技术方案。但该方案当直流侧发生故障时，反并联二极管会为短路电流提供通路，系统近似发生三相短路，短路电流不能被阻断，应考虑采用具备直流侧故障电流阻断能力的MMC拓扑结构来实现直流侧故障电流的阻断。通过优化SM(Sub Module，单个子模块)的拓扑可以实现直流侧故障电流的阻断，如全桥子模块拓扑结构，箝位型双子模块拓扑结构，串联双子模块拓扑结构，交叉连接型子模块拓扑结构，混合型子模块拓扑结构，二极管箝位型子模块拓扑结构，二极管嵌位式双子模块拓扑结构，增强自阻型子模块拓扑结构。也可以通过优化桥臂拓扑来限流，如子模块混合型MMC，二极管阻断型MMC，桥臂交替导通换流器，混合级联换流器。

直流变压器可闭锁直流故障电流。在直流变压器中，使输入端和输出端没有直接相连的电流通路，从而可以实现故障隔离。较为简便的办法就是在输入端和输出端之间添加隔离变压器。拓扑中采用单相H桥结构，满足中等容量的应用场合；同时采用了中频变压器，以实现大变比的要求。中频变压器使得两侧直流系统电气隔离，有效防止故障的蔓延。

故障电流限流器亦可起到直流电网限流作用。国内外限流技术主要有超导限流、固态限流等。随着全控器件等的发展，固态直流限流器得到了迅猛发展。现有技术出提出了一种由快速开关、GTO(Gate Turn-OffThyristor，可关断晶闸管)和限流电阻并联组成的二次电流转移型短路电流限制器，解决了电流直接从快速开关到电阻转移困难的问题。现有技术中，限流器拓扑有2种形式，主要结构包括全控器件、二极管、电感及快速机械开关。该直流限流器在高压直流输电系统发生故障时限制直流电流的增大，利用电感通低频阻高频的特性，通过全控开关将直流电流转变为高频交变电流，达到电感限制直流电流的目的。超导故障电流限制器作为一种有效的短路电流限制装置，在发生短路故障时，能够迅速将短路电流限制到可接受的水平。

如何控制直流电网中限流器、换流器和直流变压器分别如何动作和重启，才能最大限度的降低故障电流抑制装置对电网及设备的影响，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法。

本发明的第二方面提出一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统。

本发明的第三方面提出一种直流电网。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，用于直流电网，方法包括：当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；持续检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

在该技术方案中，若直流电网出现了过流故障，电网中的电流值会在短时间内快速上升，此时就需要控制直流断路器断路以切断过电流。而当直流电网中通过的第一电流值大于或等于第一阈值时，电网中的过电流已经超过直流断路器的断路能力，则需要开启限流器以降低第一电流值，如果开启限流器后第一电流值仍大于或等于第一阈值，则需要以此闭锁换流器和直流变压器，直至第一电流值小于第一阈值，直流断路器可以执行断路并切断过电流。同时，由于换流器和直流变压器中的IGBT器件所能承受的电流值有限。当通过换流器的第一IGBT器件的第二电流大于第二阈值时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，其中，第二阈值优选为第一IGBT器件的额定电流值的2倍。同时，当通过直流变压器的第二IGBT器件的第三电流值大于第三阈值时，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器不被过电流损坏，其中，第三阈值优选为第二IGBT器件的额定电流值的2倍。在实际应用中，第一IGBT器件和第二IGBT器件设置为多个。在限流器、换流器和直流变压器的作用下，第一电流值减小至小于第一阈值后，控制直流断路器执行断路可以切断电网中的电流，使电网回归初态。应用了本发明的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，针对不同故障产生不同大小的过电流值，按照时序依次选择启用限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器来减小直流电网中的第一电流值，可以有效的降低限流装置对电网和电网中其他设备的影响，并在第一电流值减小到第一阈值以下后，通过直流断路器执行断路，实现了效率更高、对直流电网影响更小的故障限流装置的混合运行的控制。同时分别检测第二电流值和第三电流值，当第二电流值超过第二阈值时闭锁换流器，在第三电流值超过第三阈值时闭锁直流变压器，保护换流器和直流变压器不会因为过电流而发生损坏，提高了电网运行的稳定性和安全性。

具体地，实时检测直流电网中通过的第一电流值。当检测到第一电流值快速上升时，判断直流电网中发生了过流故障，如果此时第一电流值小于第一阈值，可直接控制直流断路器执行断路，如果第一电流值已经大于第一阈值时，直流断路器无法直接执行断路，此时开启限流器以降低直流电网中的电流。此时持续检测第一电流值，如果第一电流值小于第一阈值，则控制直流断路器执行断路，如果第一电流值仍大于第一阈值，说明仅靠限流器的限流作用无法继续降低第一电流值，此时闭锁换流器以进一步降低第一电流值。如果在闭锁换流器之后，第一电流值仍大于第一阈值，则需要进一步闭锁直流变压器，此时在开启限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器的三重作用下，对第一电流值的一致效果达到最大，在第一电流值降低到第一阈值之下时，可控制直流断路器执行断路。在持续检测第一电流值的同时检测通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁换流器以保护换流器。当第三电流值大于第三阈值，即第二IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器。

另外，本发明提供的上述技术方案中的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，在控制直流断路器执行断路的步骤之后，还包括：当第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的换流器；在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器。

在该技术方案中，在直流断路器执行断路后，第一电流值快速下降，在第一电流值下降为零时，判断过电流已经被切断，延时第一预设时间以使直流电网去游离，在电网去游离后发送限流器重启信号以重启限流器。同时判断在限流器重启信号发出后的第二预设时间内是否接收到反应限流器再次启动，即电网中仍存在过电流的限流器启动信号，如果在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号，即可发送换流器启动信号至已经闭锁的换流器，以重启已经闭锁的换流器。在接收到反应闭锁的换流器重启成功的换流器启动信号后，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器以重启闭锁的直流变压器。在限流器、闭锁的换流器和闭锁的直流变压器重启完成后，直流电网重启成功。经研究证明，按照首先重启限流器，接着重启换流器，最后重启直流变压器的顺序重启限流保护装置，其对电网和电网中设备的影响最小，可以最大程度的保护直流电网和直流电网中的设备，提高直流电网的稳定性和安全性。

在上述任一技术方案中，优选地，当第二电流值大于或等于第二阈值，同时第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁换流器，再闭锁直流变压器。

在该技术方案中，若过电流较大，以至于第二电流和第三电流同时大于相应的阈值时，换流器和直流变压器都需要闭锁以保护设备，此时先闭锁换流器，再闭锁直流变压器，可以最大程度的降低保护系统对直流电网和直流电网中设备的影响，减小直流电网波动。

在上述任一技术方案中，优选地，当第二电流值满足预设条件时，控制换流器进入预闭锁状态。

在该技术方案中，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件额定电流的2倍时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，而闭锁换流器需要一定的时间过程，在该过程中，第一IGBT器件就有可能因为承受过电流而导致烧毁。因此为了尽可能的缩短当第二电流值大于第二阈值后闭锁换流器所需要的时间，设置预设条件，当第二电流值满足预设条件时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。

在上述任一技术方案中，优选地，预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为换流器的桥臂电流，I_rated为第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7…。

在该技术方案中，当满足i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。其中k设置为3，5，7…可以在满足保证计算精度的前提下，减小系统计算压力。

本发明第二方面提供了一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，用于直流电网，包括：存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序以：当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；持续检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

在该技术方案中，若直流电网出现了过流故障，电网中的电流值会在短时间内快速上升，此时就需要控制直流断路器断路以切断过电流。而当直流电网中通过的第一电流值大于或等于第一阈值时，电网中的过电流已经超过直流断路器的断路能力，则需要开启限流器以降低第一电流值，如果开启限流器后第一电流值仍大于或等于第一阈值，则需要以此闭锁换流器和直流变压器，直至第一电流值小于第一阈值，直流断路器可以执行断路并切断过电流。同时，由于换流器和直流变压器中的IGBT器件所能承受的电流值有限。当通过换流器的第一IGBT器件的第二电流大于第二阈值时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，其中，第二阈值优选为第一IGBT器件的额定电流值的2倍。同时，当通过直流变压器的第二IGBT器件的第三电流值大于第三阈值时，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器不被过电流损坏，其中，第三阈值优选为第二IGBT器件的额定电流值的2倍。在实际应用中，第一IGBT器件和第二IGBT器件设置为多个。在限流器、换流器和直流变压器的作用下，第一电流值减小至小于第一阈值后，控制直流断路器执行断路可以切断电网中的电流，使电网回归初态。应用了本发明的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，针对不同故障产生不同大小的过电流值，按照时序依次选择启用限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器来减小直流电网中的第一电流值，可以有效的降低限流装置对电网和电网中其他设备的影响，并在第一电流值减小到第一阈值以下后，通过直流断路器执行断路，实现了效率更高、对直流电网影响更小的故障限流装置的混合运行的控制。同时分别检测第二电流值和第三电流值，当第二电流值超过第二阈值时闭锁换流器，在第三电流值超过第三阈值时闭锁直流变压器，保护换流器和直流变压器不会因为过电流而发生损坏，提高了电网运行的稳定性和安全性。

具体地，实时检测直流电网中通过的第一电流值。当检测到第一电流值快速上升时，判断直流电网中发生了过流故障，如果此时第一电流值小于第一阈值，可直接控制直流断路器执行断路，如果第一电流值已经大于第一阈值时，直流断路器无法直接执行断路，此时开启限流器以降低直流电网中的电流。此时持续检测第一电流值，如果第一电流值小于第一阈值，则控制直流断路器执行断路，如果第一电流值仍大于第一阈值，说明仅靠限流器的限流作用无法继续降低第一电流值，此时闭锁换流器以进一步降低第一电流值。如果在闭锁换流器之后，第一电流值仍大于第一阈值，则需要进一步闭锁直流变压器，此时在开启限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器的三重作用下，对第一电流值的一致效果达到最大，在第一电流值降低到第一阈值之下时，可控制直流断路器执行断路。在持续检测第一电流值的同时检测通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁换流器以保护换流器。当第三电流值大于第三阈值，即第二IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器。

在上述技术方案中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：在控制直流断路器执行断路的步骤之后，还包括：当第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的换流器；在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器。

在该技术方案中，在直流断路器执行断路后，第一电流值快速下降，在第一电流值下降为零时，判断过电流已经被切断，延时第一预设时间以使直流电网去游离，在电网去游离后发送限流器重启信号以重启限流器。同时判断在限流器重启信号发出后的第二预设时间内是否接收到反应限流器再次启动，即电网中仍存在过电流的限流器启动信号，如果在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号，即可发送换流器启动信号至已经闭锁的换流器，以重启已经闭锁的换流器。在接收到反应闭锁的换流器重启成功的换流器启动信号后，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器以重启闭锁的直流变压器。在限流器、闭锁的换流器和闭锁的直流变压器重启完成后，直流电网重启成功。经研究证明，按照首先重启限流器，接着重启换流器，最后重启直流变压器的顺序重启限流保护装置，其对电网和电网中设备的影响最小，可以最大程度的保护直流电网和直流电网中的设备，提高直流电网的稳定性和安全性。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：当第二电流值大于或等于第二阈值，同时第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁换流器，再闭锁直流变压器。

在该技术方案中，若过电流较大，以至于第二电流和第三电流同时大于相应的阈值时，换流器和直流变压器都需要闭锁以保护设备，此时先闭锁换流器，再闭锁直流变压器，可以最大程度的降低保护系统对直流电网和直流电网中设备的影响，减小直流电网波动。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：第二电流值满足预设条件时，控制换流器进入预闭锁状态；

其中，预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为换流器的桥臂电流，I_rated为第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7。

在该技术方案中，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件额定电流的2倍时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，而闭锁换流器需要一定的时间过程，在该过程中，第一IGBT器件就有可能因为承受过电流而导致烧毁。因此为了尽可能的缩短当第二电流值大于第二阈值后闭锁换流器所需要的时间，设置预设条件，当第二电流值满足预设条件时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。

当满足i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。其中k设置为3，5，7可以在满足保证计算精度的前提下，减小系统计算压力。

本发明第三方面提供了一种直流电网，包括如上述任一技术方案中所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，因此，该直流电网包括上述任一技术方案中所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法的流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的限流器动作逻辑图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的换流器动作逻辑图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的六端直流电网；

图5a示出了根据本发明的一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5b示出了根据本发明的另一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5c示出了根据本发明的又一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5d示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5e示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5f示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5g示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5h示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5i示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图5j示出了根据本发明的再一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的动作配合时序图；

图6示出了根据本发明的另一个实施例的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法的流程图；

图7a示出了故障后直流电网的一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图7b示出了故障后直流电网的另一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图7c示出了故障后直流电网的再一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图7d示出了故障后直流电网的又一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图7e示出了故障后直流电网的又一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图7f示出了故障后直流电网的又一种重启过程中正极线路上的电流波形图；

图8a示出了根据本发明的一个实施例的限流器的重启逻辑图；

图8b示出了根据本发明的一个实施例的换流器和/或直流变压器的重启逻辑图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的限流器、换流器和直流变压器的重启配合时序图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统的框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图10描述根据本发明一些实施例所述用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法、用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统和直流电网。

如图1所示，在本发明第一方面的实施例中，提供了一种电流保护方法，用于直流电网，方法包括：

S102，当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；

S104，持续检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；

S106，在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；

S108，在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；

S110，当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

在该实施例中，直流电网出现了过流故障，电网中的电流值会在短时间内快速上升，此时就需要控制直流断路器断路以切断过电流。而当直流电网中通过的第一电流值大于或等于第一阈值时，电网中的过电流已经超过直流断路器的断路能力，则需要开启限流器以降低第一电流值，如果开启限流器后第一电流值仍大于或等于第一阈值，则需要以此闭锁换流器和直流变压器，直至第一电流值小于第一阈值，直流断路器可以执行断路并切断过电流。同时，由于换流器和直流变压器中的IGBT器件所能承受的电流值有限。当通过换流器的第一IGBT器件的第二电流大于第二阈值时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，其中，第二阈值优选为第一IGBT器件的额定电流值的2倍。同时，当通过直流变压器的第二IGBT器件的第三电流值大于第三阈值时，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器不被过电流损坏，其中，第三阈值优选为第二IGBT器件的额定电流值的2倍。在实际应用中，第一IGBT器件和第二IGBT器件设置为多个。在限流器、换流器和直流变压器的作用下，第一电流值减小至小于第一阈值后，控制直流断路器执行断路可以切断电网中的电流，使电网回归初态。应用了本发明的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，针对不同故障产生不同大小的过电流值，按照时序依次选择启用限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器来减小直流电网中的第一电流值，可以有效的降低限流装置对电网和电网中其他设备的影响，并在第一电流值减小到第一阈值以下后，通过直流断路器执行断路，实现了效率更高、对直流电网影响更小的故障限流装置的混合运行的控制。同时分别检测第二电流值和第三电流值，当第二电流值超过第二阈值时闭锁换流器，在第三电流值超过第三阈值时闭锁直流变压器，保护换流器和直流变压器不会因为过电流而发生损坏，提高了电网运行的稳定性和安全性。

具体地，实时检测直流电网中通过的第一电流值。当检测到第一电流值快速上升时，判断直流电网中发生了过流故障，如果此时第一电流值小于第一阈值，可直接控制直流断路器执行断路，如果第一电流值已经大于第一阈值时，直流断路器无法直接执行断路，此时开启限流器以降低直流电网中的电流。此时持续检测第一电流值，如果第一电流值小于第一阈值，则控制直流断路器执行断路，如果第一电流值仍大于第一阈值，说明仅靠限流器的限流作用无法继续降低第一电流值，此时闭锁换流器以进一步降低第一电流值。如果在闭锁换流器之后，第一电流值仍大于第一阈值，则需要进一步闭锁直流变压器，此时在开启限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器的三重作用下，对第一电流值的一致效果达到最大，在第一电流值降低到第一阈值之下时，可控制直流断路器执行断路。在持续检测第一电流值的同时检测通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁换流器以保护换流器。当第三电流值大于第三阈值，即第二IGBT器件的额定电流值的2倍后，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器。

对于具备故障电流关断能力的换流器而言，直流线路故障和换流器内部故障均可能引起换流器的闭锁，因此在设置启动判据时不能仅考虑直流线路故障的情况。通常情况下，换流器的闭锁取决于子模块中IGBT器件承受短路电流的能力，一般其承受短路电流的能力按照2倍额定电流考虑，一旦流经的瞬时电流值达到器件额定电流的2倍时立刻闭锁。因此，启动判据的设定也应考虑IGBT器件承受短路电流的能力。

对于直流变压器而言，它的闭锁与换流器情况相似，因此启动判据应考虑IGBT器件承受短路电流的能力，其启动判据与换流器的启动判据一样。

对于直流限流器而言，不同于换流器和直流变压器，它主要用于直流线路故障时对故障电流的限制。因此，本方案认为直流限流器的启动判据应与直流线路主保护的启动判据一致。目前，高压直流线路保护普遍以行波保护作为主保护，而在行波保护中又以ABB公司与SIEMENS公司所提供的直流线路保护方案应用最为广泛。下面以ABB公司方案为例进行阐述。

ABB公司的直流保护方案通过检测极波的变化诊断故障，极波的计算方法为：

P＝Z_pI_d-U_d

其中，Z_p为直流线路的极波阻抗；I_d为整流侧线路直流电流，U_d为线路直流电压。

当直流线路正常运行时，极波的值和变化率接近于零；当发生线路故障时，极波的上升率将大于一个门槛值，由此可检测出线路故障。为检测波头，测量两个采样之间极波P的差值，如果差值大于整定值，保护启动。因此，若直流线路的主保护若为ABB公司的行波保护，直流限流器的启动判据为：

ΔP＝|P(k)-P(k-1)|>Δ_set

其中，k＝3，5，7…，Δ_set为设定的正值。

一般情况下，直流限流器与直流断路器共同作用于所保护的直流线路，因此，直流限流器的动作逻辑在考虑线路保护的同时也需要考虑直流断路器的关断能力。若直流断路器能直接关断故障线路则不再需要直流限流器动作从而能更加快速地隔离故障。

如图2所示的限流器动作逻辑，同时接收到限流器启动信号和区内故障信号，且直流线路电流大于等于预设值I_set时，处理器输出限流器动作信号。其中，预设值I_set由相应的直流断路器开断能力决定，启动信号和区内故障信号通过线路保护装置发出。

具备故障电流关断能力的换流器和直流变压器是否闭锁取决于流经IGBT器件的电流值。它们的动作逻辑如图3所示，当接收到启动信号，同时换流器或直流变压器的桥臂电流大于或等于2I_rated时，输出相应的闭锁信号。其中，I_rated为相应IGBT器件的额定电流。

经分析得知，直流限流器的动作后不仅能有效抑制故障线路上的电流也能调节相邻线路上的电流大小降低相邻线路误动作的风险；换流器与直流变压器的闭锁虽然也能有效抑制故障电流，但对相邻线路上的电流影响不大，基至在某些情况下还会使相邻线路上的电流增大。因此，当直流线路发生故障时，直流限流器先于换流器、直流变压器动作。同时，考虑到直流变压器联结着两个子系统，直流变压器闭锁对两个子系统均有影响，因此，换流器应先于直流变压器动作。为了方便说明，以图4所示的六端直流电网为例，图4中，C1-C6为6个换流站，每个换流站均具备故障电流关断能力，T1为具备故障电流关断能力的直流变电站，每条直流线路两端均加装限流器与直流断路器。

当故障发生在图中F1处时，故障位置远离直流变压器，在分析时可以仅考虑限流器和换流器的时序。根据故障的严重程度限流器和换流器动作时序可分为两种情况：

1)，故障发生后，流经换流器中IGBT器件的电流已经超过额定电流的2倍，则首先闭锁相应的换流站，由于换流站具备关断故障电流的能力，流经故障线路的电流减小，若直流断路器开断成功则限流器无需动作，若直流断路器不能开断则限流器动作。

2)，故障发生后，流经换流器中IGBT器件的电流未超过额定电流的2倍，则限流器首先动作，若限流器动作后直流断路器仍不能开断或流经换流器中IGBT器件的电流仍超过其额定值的2倍，则闭锁靠近未开断的直流断路器的换流站再次限制故障电流。

当故障发生在图中F2处，故障位置靠近直流变压器，在分析过程中三种限流装置都应考虑。与故障发生在F1处相似，根据故障的严重程度，限流器、换流器和直流变压器的动作时序可分为以下几种情况：

1)，故障发生后，流经换流器或变压器中IGBT器件的电流超过其相应额定电流2倍时，则立即闭锁换流器或变压器，闭锁后若直流断路器能成功关断电流则其余故障电流抑制装置无需动作；若直流断路器仍不能成功开断，则其余的故障电流掏装置则按三种电流抑制装置动作基本原则相继动作。

2)，故障发生后，流经换流器和变压器中IGBT器件的电流均未超过其相应额定电流2倍，则限流器、换流器和直流变压器按动作基本原则相继动作。

此外，由于是多端直流电网，即便限流器、换流站均动作，仍会有故障电流经相邻直流线路注入到故障线路，在极端情况下，若两种限流装置均动作后仍无法隔离故障，则可能需要断开故障线路相邻的直流线路。

图5a至图5j示出了限流器、换流器和直流变压器的时序配合的十种情况。

图5a中，在时序A中，t2时间点检测到换流器的IGBT器件过流，在时序C中闭锁换流器；在t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器。其中，t2时间点在t1时间点之前。

图5b中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序C中闭锁换流器。其中，t1时间点在t2时间点之前。

图5c中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在限流器开启2ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序C中闭锁换流器。

图5d中，在时序A中，t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序B中闭锁换流器；在t3时间点检测到变压器IGBT器件过流，在时序C中闭锁直流变压器；在t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序D中开启限流器。其中，t2时间点在t3时间点之前，t3时间点在t1时间点之前。

图5e中，在时序A中，t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序B中闭锁换流器；在t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序C中开启限流器；在t3时间点检测到变压器IGBT器件过流，此时闭锁直流变压器。其中，t2时间点在t1时间点之前，t1时间点在t3时间点之前。

图5f中，在时序A中，t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序B中闭锁换流器；在t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序C中开启限流器；在换流器闭锁2ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序D中闭锁直流变压器器。其中，t2时间点在t1时间点之前。

图5g中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序C中闭锁换流器；在t3时间点检测到变压器IGBT器件过流，在时序D中闭锁直流变压器。其中，t1时间点在t2时间点之前，t2时间点在t3时间点之前。

图5h中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在t2时间点检测到换流器IGBT器件过流，在时序C中闭锁换流器；在换流器闭锁2ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序D中闭锁直流变压器器。其中，t1时间点在t2时间点之前。

图5i中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在限流器开启2ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序C中闭锁换流器；在t3时间点检测到变压器IGBT器件过流，在时序D中闭锁直流变压器。其中，t1时间点在t3时间点之前。

图5j中，在时序A中，t1时间点检测到直流电网发生过电流故障，在时序B中开启限流器；在限流器开启2ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序C中闭锁换流器；在换流器闭锁2ms后，即限流器开启4ms后，过电流仍大于直流断路器的开断电流值，在时序D中闭锁直流变压器。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图6所示，电流保护方法包括：

S602，当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；

S604，持续检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；

S606，在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；

S608，在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；

S610，当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路；

S612，当第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；

S614，在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的换流器；

S616，在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器。

在该实施例中，在直流断路器执行断路后，第一电流值快速下降，在第一电流值下降为零时，判断过电流已经被切断，延时第一预设时间以使直流电网去游离，在电网去游离后发送限流器重启信号以重启限流器。同时判断在限流器重启信号发出后的第二预设时间内是否接收到反应限流器再次启动，即电网中仍存在过电流的限流器启动信号，如果在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号，即可发送换流器启动信号至已经闭锁的换流器，以重启已经闭锁的换流器。在接收到反应闭锁的换流器重启成功的换流器启动信号后，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器以重启闭锁的直流变压器。在限流器、闭锁的换流器和闭锁的直流变压器重启完成后，直流电网重启成功。经研究证明，按照首先重启限流器，接着重启换流器，最后重启直流变压器的顺序重启限流保护装置，其对电网和电网中设备的影响最小，可以最大程度的保护直流电网和直流电网中的设备，提高直流电网的稳定性和安全性。

根据研究，不同的重启顺序对电网的影响不同。具体地，当第二电流值大于或等于第二阈值，同时第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁换流器，再闭锁直流变压器。

在该技术方案中，若过电流较大，以至于第二电流和第三电流同时大于相应的阈值时，换流器和直流变压器都需要闭锁以保护设备，此时先闭锁换流器，再闭锁直流变压器，可以最大程度的降低保护系统对直流电网和直流电网中设备的影响，减小直流电网波动。这里仍以图4所示的六端电网模型为研究对象。

如图4所示，F1处设置正极接地故障，故障分为瞬时故障和永久故障两种情况。

a)，瞬时故障下限流器首先重启。在正极直流线路上设置接地故障，故障时刻设置在3s处，故障持续8ms。线路保护检测到故障后，限流器立即动作，在限流器限流过程中，流经正极换流器IGBT器件的电流过流，正极换流器闭锁，直流电流迅速下降，直流断路器开断。故障15ms后限流器重启后换流器恢复正常工作状态，整个过程正极线路上的电流波形如图7a所示。从图7a中可知，故障后约150ms系统恢复正常工作。

b)，瞬时故障下换流器首先重启。仿真场景中故障情况、限流器及换流器动作情况与a)相同，但在重启过程中，换流器首先恢复正常工作状态，然后限流器重启，相应的线路电流波形如图7b所示。对比图7a和图7b可知，先重启换流器，在系统恢复的过程中电流波动更大。

c)，永久故障下故障电流抑制装置重启顺序。由于是多端电网，在永久故障下，无论是首先重启限流器还是首先重启闭锁的换流器，均会由其它端点向故障点注入电流，电流迅速上升，对电网及设备造成冲击。图7c和图7d分别为永久故障下重启限流器和重启闭锁换流器时故障线路的电流波形。

对比图7c和图7d可知，虽然重启限流器和换流器后故障线路电流均会快速上升，但由于闭锁的换流器重启对故障线路而言相当于恢复近端的供电，而重启限流器后仅能通过邻近支路供电，在永久故障下，首先重启换流器故障线路电流上升速度更快，对电网及设备的冲击更严重，同时，为直流断路器提供的重新开断故障线路的反应时间更短。

综合上述仿真分析可知，对于瞬时故障，限流器与换流器的重启顺序对电网与设备的影响差别不大，但首先重启换流器，在系统恢复的过程中电流波动更大。对于永久故障，若换流器首先恢复正常工作状态，由于恢复近端供电，对电网及相关设备产生的冲击相较于首先重启限流器更为严重，为直流断路器重新开断故障线路提供的反应时间更短。因此，限流器与换流器的重启顺序为首先限流器重启，然后换流器重启。

此外，对于仅有限流器和直流变压器动作的情况，例如图4所示的故障F3，对于故障线路而言，直流变压器及与变压器相联的放射状直流电网相当于一个近端供电点，因此变压器与限流器的重启顺序对电网及相应设备的影响与换流器和限流器重启时的情况类似，这里不再赘述。

以图4所示的故障F2为例，故障后限流器、换流器和变压器均动作。

首先考虑限流器与换流器、变压器之间不同重启顺序对电网的影响。对于永久性故障，若换流器或变压器首先重启，对于故障线路而言相当于恢复了近端供电，故障线路会迅速上升对电网及相关设备造成较大的冲击且不利于直流断路器再次开断故障线路；对于瞬时故障，无论是换流器、变压器先重启还是限流器先重启，电网恢复过程相似，此时不同重启顺序对电网的影响差别不大。

在限流器首先重启的情况下，考虑换流器和变压器的重启顺序。在这种情况下，说明故障为瞬时故障。对于故障F2而言，换流器和变压器均可看作近端供电，对于瞬时故障而言，两者的重启顺序对电网及相关设备的影响差别不大。图7e和图7f分别换流器先于变压器重启、变压器先于换流器重启时直流线路的电流波形。

对比图7e与图7f可知，换流器与变压器不同的重启顺序对电网及相应设备的影响基本是一样的，重启后系统约200ms后恢复正常工作。

具体地，当成功隔离故障线路后，故障线路电流变为零，经过预先设定的去游离时间，限流器重启。因此限流器的重启逻辑如图8a所示，当直流电网中直流线路的电流为零时，延时Δt后向换流器发出限流器重启信号。其中，Δt为人工设定的去游离时间。

限流器重启后，若电流持续上升，则表明故障并未被清除，此时限流器再次动作，直流断路器开断故障线路；若电流仅是在小范围内波动，则表明故障已经清除，限流器重启成功，此时换流器、直流变压器重启。因此，换流器、变压器的重启与限流器重启后的动作相关，它们的重启逻辑如图8b所示，在接收到限流器重启信号后5ms内没有再次接收到限流器启动信号时，发出换流器和/或变压器重启信号。

由于对于瞬时故障，限流器与换流器、变压器重启顺序对电网及相关设备的影响的差别不大；但对于永久性故障，换流器或变压器首先重启会对电网及相关设备造成更大的冲击，给直流断路器留出的响应时间更短，因此在永久性故障下应该首先重启限流器。同时，换流器与变压器的重启顺序对电网及相关设备的影响几乎是一样，但考虑到变压器的重启会同时影响到变压器两侧的直流电网，因此应该考虑先重启闭锁的换流器，等到换流器重启后再重启变压器。综合上述分析，在直流电网中，三种故障电流抑制装置的重启顺序应为首先重启限流器，限流器重启成功后，重启换流器，换流器重启后经适当延时，重启变压器，该顺序能有效的降低对直流电网和直流电网中设备的影响。

图9示出了三种故障电流抑制装置重启的时序配合图，在t1时间点，直流电网中直流线路的电流为零，满足限流器重启条件，在时序A中控制限流器重启；在5ms后，满足换流器重启条件，在时序B中控制换流器重启，在换流器重启后，在时序C中控制直流变压器重启。

在本发明的一个实施例中，优选地，当第二电流值大于或等于第二阈值，同时第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁换流器，再闭锁直流变压器。

在该实施例中，若过电流较大，以至于第二电流和第三电流同时大于相应的阈值时，换流器和直流变压器都需要闭锁以保护设备，此时先闭锁换流器，再闭锁直流变压器，可以最大程度的降低保护系统对直流电网和直流电网中设备的影响，减小直流电网波动。

在本发明的一个实施例中，优选地，当第二电流值满足预设条件时，控制换流器进入预闭锁状态。

在该实施例中，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件额定电流的2倍时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，而闭锁换流器需要一定的时间过程，在该过程中，第一IGBT器件就有可能因为承受过电流而导致烧毁。因此为了尽可能的缩短当第二电流值大于第二阈值后闭锁换流器所需要的时间，设置预设条件，当第二电流值满足预设条件时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。

在本发明的一个实施例中，优选地，预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为换流器的桥臂电流，I_rated为第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7。

在该实施例中，当满足i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。其中k设置为3，5，7可以在满足保证计算精度的前提下，减小系统计算压力。

如图10所示，在本发明第二方面的实施例中，提供了一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统20，用于直流电网，包括：存储器22和处理器24，存储器22用于存储计算机程序，处理器24用于执行计算机程序以：当直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；持续检测第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；在开启限流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁换流器；在闭锁换流器后且第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁直流变压器；当第一电流值小于第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

在该实施例中，若直流电网出现了过流故障，电网中的电流值会在短时间内快速上升，此时就需要控制直流断路器断路以切断过电流。而当直流电网中通过的第一电流值大于或等于第一阈值时，电网中的过电流已经超过直流断路器的断路能力，则需要开启限流器以降低第一电流值，如果开启限流器后第一电流值仍大于或等于第一阈值，则需要以此闭锁换流器和直流变压器，直至第一电流值小于第一阈值，直流断路器可以执行断路并切断过电流。同时，由于换流器和直流变压器中的IGBT器件所能承受的电流值有限。当通过换流器的第一IGBT器件的第二电流大于第二阈值时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，其中，第二阈值优选为第一IGBT器件的额定电流值的2倍。同时，当通过直流变压器的第二IGBT器件的第三电流值大于第三阈值时，需要闭锁直流变压器以保护直流变压器不被过电流损坏，其中，第三阈值优选为第二IGBT器件的额定电流值的2倍。在实际应用中，第一IGBT器件和第二IGBT器件设置为多个。在限流器、换流器和直流变压器的作用下，第一电流值减小至小于第一阈值后，控制直流断路器执行断路可以切断电网中的电流，使电网回归初态。应用了本发明的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，针对不同故障产生不同大小的过电流值，按照时序依次选择启用限流器、闭锁换流器和闭锁直流变压器来减小直流电网中的第一电流值，可以有效的降低限流装置对电网和电网中其他设备的影响，并在第一电流值减小到第一阈值以下后，通过直流断路器执行断路，实现了直流电网的故障限流装置的混合运行的控制。同时分别检测第二电流值和第三电流值，当第二电流值超过第二阈值时闭锁换流器，在第三电流值超过第三阈值时闭锁直流变压器，保护换流器和直流变压器不会因为过电流而发生损坏，提高了电网运行的稳定性和安全性。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：在控制直流断路器执行断路的步骤之后，还包括：当第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的换流器；在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器。

在该实施例中，在直流断路器执行断路后，第一电流值快速下降，在第一电流值下降为零时，判断过电流已经被切断，延时第一预设时间以使直流电网去游离，在电网去游离后发送限流器重启信号以重启限流器。同时判断在限流器重启信号发出后的第二预设时间内是否接收到反应限流器再次启动，即电网中仍存在过电流的限流器启动信号，如果在限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号，即可发送换流器启动信号至已经闭锁的换流器，以重启已经闭锁的换流器。在接收到反应闭锁的换流器重启成功的换流器启动信号后，发送直流变压器重启信号至闭锁的直流变压器以重启闭锁的直流变压器。在限流器、闭锁的换流器和闭锁的直流变压器重启完成后，直流电网重启成功。经研究证明，按照首先重启限流器，接着重启换流器，最后重启直流变压器的顺序重启限流保护装置，其对电网和电网中设备的影响最小，可以最大程度的保护直流电网和直流电网中的设备，提高直流电网的稳定性和安全性。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：当第二电流值大于或等于第二阈值，同时第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁换流器，再闭锁直流变压器。

在该实施例中，若过电流较大，以至于第二电流和第三电流同时大于相应的阈值时，换流器和直流变压器都需要闭锁以保护设备，此时先闭锁换流器，再闭锁直流变压器，可以最大程度的降低保护系统对直流电网和直流电网中设备的影响，减小直流电网波动。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器具体用于执行所述计算机程序以：第二电流值满足预设条件时，控制换流器进入预闭锁状态；

其中，预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为换流器的桥臂电流，I_rated为第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7。

在该实施例中，当第二电流值大于第二阈值，即第一IGBT器件额定电流的2倍时，需要闭锁换流器以保护换流器不被过电流损坏，而闭锁换流器需要一定的时间过程，在该过程中，第一IGBT器件就有可能因为承受过电流而导致烧毁。因此为了尽可能的缩短当第二电流值大于第二阈值后闭锁换流器所需要的时间，设置预设条件，当第二电流值满足预设条件时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。

当满足i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated时，说明第二电流值即将达到第二阈值，此时控制换流器进入预闭锁状态，使换流器进入随时可以闭锁的状态，最大程度上降低换流器被过电流顺坏的风险，提高直流电网的稳定性和安全性。其中k设置为3，5，7可以在满足保证计算精度的前提下，减小系统计算压力。

在本发明第三方面的实施例中，提供了一种直流电网，包括如上述任一实施例中所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，因此，该直流电网包括上述任一实施例中所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统的全部有益效果。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，其特征在于，包括：

当所述直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；

持续检测所述第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；

在开启所述限流器后且所述第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或所述第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁所述换流器；

在闭锁所述换流器后且所述第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或所述第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁所述直流变压器；

当所述第一电流值小于所述第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

2.根据权利要求1所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，其特征在于，在所述控制直流断路器执行断路的步骤之后，还包括：

当所述第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；

在所述限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的所述换流器；

在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的所述直流变压器。

3.根据权利要求1所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，其特征在于，当所述第二电流值大于或等于第二阈值，同时所述第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁所述换流器，再闭锁所述直流变压器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，其特征在于，当所述第二电流值满足预设条件时，控制所述换流器进入预闭锁状态。

5.根据权利要求4所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法，其特征在于，所述预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为所述换流器的桥臂电流，I_rated为所述第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到所述桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为所述桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7。

6.一种用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以：

当所述直流电网中的第一电流值大于或等于第一阈值时，开启限流器；

持续检测所述第一电流值、通过换流器中第一IGBT器件的第二电流值和通过直流变压器中第二IGBT器件的第三电流值；

在开启所述限流器后且所述第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或所述第二电流值大于或等于第二阈值时，闭锁所述换流器；

在闭锁所述换流器后且所述第一电流值仍大于或等于第一阈值时，或所述第三电流值大于或等于第三阈值时，闭锁所述直流变压器；

当所述第一电流值小于所述第一阈值时，控制直流断路器执行断路。

7.根据权利要求6所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，其特征在于，所述处理器，具体用于执行所述计算机程序以：

当所述第一电流值为零时，延时第一预设时间后发送限流器重启信号；

在所述限流器重启信号发出后的第二预设时间内没有接收到限流器启动信号时，发送换流器重启信号至闭锁的所述换流器；

在接收到换流器启动信号时，发送直流变压器重启信号至闭锁的所述直流变压器。

8.根据权利要求6所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，其特征在于，所述处理器，具体用于执行所述计算机程序以：

当所述第二电流值大于或等于第二阈值，同时所述第三电流值大于或等于第三阈值时，先闭锁所述换流器，再闭锁所述直流变压器。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统，其特征在于，所述处理器，具体用于执行所述计算机程序以：

当所述第二电流值满足预设条件时，控制所述换流器进入预闭锁状态；

其中，所述预设条件具体为：

i_p(t₀+kΔt)>1.5I_rated

其中，i_p为所述换流器的桥臂电流，I_rated为所述第一IGBT器件的额定电流，t₀是第一次检测到所述桥臂电流大于1.5I_rated的时刻，Δt为所述桥臂电流的采样间隔，k＝3，5，7。

10.一种直流电网，其特征在于，所述直流电网包括如权利要求6至9中任一项所述的用于直流电网故障限流装置的混合运行控制系统。