CN109239589A - 高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法。当混合式直流断路器安装于工程现场后，因主接线固定不能调整，一致性试验条件不一定自然具备。本发明合闸一致性试验方法包括如下步骤：与直流断路器相连的模块化多电平换流器处于有源充电状态，直流断路器处于闭合状态，其余模块化多电平换流器处于极隔离未充电未解锁状态；将与直流断路器相连的模块化多电平换流器交流侧开关断开，同时断开直流断路器；等待时间Tb后，再次合上直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器闭合瞬间的电压特性是否一致。本发明可及时了解直流断路器的一致性是否满足工程运行要求，及早降低可能发生的故障损失。
Description
技术领域
本发明属于柔性直流电网试验领域，具体地说是一种高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法。
背景技术
直流断路器是柔性直流电网故障保护的关键技术之一，由于直流电流没有过零点，导致直流断路器的研发一度受到了停滞。伴随着混合式直流断路器的提出，直流断路器再度进入人们的视野，也为直流电网的发展带来一支强心剂。混合式直流断路器由主支路、转移支路和耗能支路并联组成。混合式直流断路器无论是合闸还是分闸动作，转移支路中各IGBT触发导通或关断的一致性十分重要，若IGBT之间的通断存在较大的延时，部分IGBT易叠加较高的过电压导致IGBT损坏，甚至是直流断路器失去合流或断流的能力。
混合式直流断路器在厂内阶段的一致性试验可以借助便利的试验条件进行。当混合式直流断路器安装于工程现场后，因主接线固定不能调整，一致性试验条件不一定自然具备。但是，随着直流断路器运行年限的增长，设备的折损可能导致直流断路器的性能发生变化，一致性也不例外。因此，需要在工程现场利用既有的系统主接线创造一致性试验的条件，以及时了解直流断路器的一致性是否满足工程运行要求，及早降低可能发生的故障损失。
发明内容
针对混合式直流断路器工程现场一致性试验需求，本发明提供一种高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，其通过对IGBT、开关等设备的通断控制，将系统接线形式重构成满足分合闸一致性试验的状态，以此进行试验。
为此，本发明采用如下的技术方案：高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，所述的高压混合式直流断路器由主支路、转移支路及耗能支路组成，且与模块化多电平换流器(MMC)和直流输电线路相连；
合闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将直流系统摆至以下状态：与直流断路器相连的MMC处于有源充电状态，直流断路器处于闭合状态，其余MMC处于极隔离未充电未解锁状态；
2)将与直流断路器相连MMC交流侧开关断开，同时断开直流断路器；
3)等待时间Tb后，再次合上直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器闭合瞬间的电压特性是否一致，若电压特性相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理；
分闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将直流系统摆至以下状态：与直流断路器相连的MMC处于无源状态，直流断路器处于闭合状态，任选其余MMC中的一个处于有源极连接状态与直流断路器通过直流输电线路相连，剩余MMC处于极隔离状态；
2)闭合未与直流断路器直接相连的MMC交流侧开关，且始终不闭合充电电阻的旁路开关；
3)待充电完成后，将与直流断路器相连的MMC中每个桥臂的Nb个子模块通过触发下IGBT旁路，而后立即断开直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器断开瞬间的电压特性是否一致，若电压特性相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理。
进一步地，分闸一致性试验方法的步骤3)中，
式中，Uc为子模块电容额定电压，Udc为直流极间电压，k为电压调制比，是交流相电压幅值与直流单极电压的比值。
进一步地，合闸一致性试验方法的步骤3)中，等待时间Tb＝RC，其中R为子模块电容并联电阻阻值，C为子模块电容容值。
本发明具有的有益效果如下：
本发明提出的混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，在不额外增加一、二次设备的基础上，通过对IGBT和交、直流开关等设备的通断控制，将系统接线形式重构成满足分合闸一致性试验的状态。进而，可及时了解直流断路器的一致性是否满足工程运行要求，及早降低可能发生的故障损失。
附图说明
图1为含混合式高压直流断路器的直流电网结构示意图；
图2为本发明实施例中混合式直流断路器分闸一致性试验步骤的流程图；
图3为本发明实施例中混合式直流断路器合闸一致性试验步骤的流程图；
图4为本发明实施例中半桥子模块结构示意图(图4中，T1、T2均为IGBT)。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合说明书附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。
如图1所示的含混合式高压直流断路器的直流电网，包含多个模块化多电平换流器(MMC)，多条直流输电线路，其中，S1和S2为交流侧开关，S3和S4为充电电阻RS旁路开关，S5为直流侧开关。以下示例用的直流断路器与MMC1和直流输电线路直接相连。
如图2所示，合闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将整个直流系统摆至以下状态：MMC1处于有源充电状态(S1闭合，S2可闭合可断开)，直流断路器处于闭合状态，其余MMC处于极隔离未充电未解锁状态(S3、S4和S5断开)。
2)将MMC1的交流侧开关S1断开，同时断开直流断路器；
上述步骤执行完毕后，MMC1内子模块电容C将通过其并联电阻R放电(如图3所示)，放电的时间常数τ＝RC。由于直流断路器已断开，此时直流输电线路处于开路悬空状态，无明显放电回路，因此，直流输电线路上的电压下降十分缓慢。而子模块电压相对而言电压下降较为迅速，从而使得直流断路器两边形成明显的电压差。
3)等待时间Tb后，再次合上直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器闭合瞬间的电压特性是否一致，若电压特性基本相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理。
一般而言，经过时间τ后，子模块电容电压已降至断电前电压的36.8％，直流断路器两侧的电压差已较为明显，因此，取Tb＝τ＝RC。
如图3所示，分闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将直流系统摆至以下状态：断开开关S1和S2，MMC1处于无源状态，直流断路器处于闭合状态，合上开关S5，断开开关S3和S4，剩余MMC处于极隔离状态。
2)闭合MMC2的交流侧开关S3，且始终不闭合充电电阻Rs的旁路开关S4。
3)待充电完成，充电电流近乎为零，子模块驱动电路已能正常运行后，将MMC1中每个桥臂的Nb个子模块通过触发IGBT T2(如图4所示的下IGBT)，使得Nb个子模块旁路，而后立即断开直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器断开瞬间的电压特性是否一致，若电压特性基本相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理。
假设子模块电容额定电压为Uc，直流极间电压为Udc，交流相电压幅值为Um，电压调制比那么，每个桥臂的子模块个数为避免直流断路器分断失败可能导致的MMC1子模块电容过压，MMC1中每个桥臂处于闭锁状态的子模块个数应不小于个数因此，需要旁路的子模块个数
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (3)
1.高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，所述的高压混合式直流断路器由主支路、转移支路及耗能支路组成，且与模块化多电平换流器和直流输电线路相连；其特征在于，
合闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将直流系统摆至以下状态：与直流断路器相连的模块化多电平换流器处于有源充电状态，直流断路器处于闭合状态，其余模块化多电平换流器处于极隔离未充电未解锁状态；
2)将与直流断路器相连的模块化多电平换流器交流侧开关断开，同时断开直流断路器；
3)等待时间Tb后，再次合上直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器闭合瞬间的电压特性是否一致，若电压特性相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理；
分闸一致性试验方法包括如下步骤：
1)将直流系统摆至以下状态：与直流断路器相连的模块化多电平换流器处于无源状态，直流断路器处于闭合状态，任选其余模块化多电平换流器中的一个处于有源极连接状态与直流断路器通过直流输电线路相连，剩余模块化多电平换流器处于极隔离状态；
2)闭合未与直流断路器直接相连的模块化多电平换流器交流侧开关，且始终不闭合充电电阻的旁路开关；
3)待充电完成后，将与直流断路器相连的模块化多电平换流器中每个桥臂的Nb个子模块通过触发下IGBT旁路，而后立即断开直流断路器，检查直流断路器转移支路上所有IGBT或模块在断路器断开瞬间的电压特性是否一致，若电压特性相同，则一致性较好，否则一致性较差，暂不能投入工程使用，需要进行检修处理。
2.根据权利要求1所述的高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，其特征在于，分闸一致性试验方法的步骤3)中，
Nb＝1-U0.5kUdc，
式中，Uc为子模块电容额定电压，Udc为直流极间电压，k为电压调制比，是交流相电压幅值与直流单极电压的比值。
3.根据权利要求1或2所述的高压混合式直流断路器工程现场分合闸一致性试验方法，其特征在于，合闸一致性试验方法的步骤3)中，等待时间Tb＝RC，其中R为子模块电容并联电阻阻值，C为子模块电容容值。
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