CN112867933A - 供电网中的故障诊断 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连接到电力输配网络中的第一馈线的柔性开关设备SOP，所述SOP被配置为：当连接到SOP的馈线出现故障时，向所述馈线施加诊断电压，并且在施加所述诊断电压的同时在所述SOP与所述馈线的连接处进行电流和电压测量。

Description

供电网中的故障诊断
技术领域
本发明在电力输配网络以及电压源换流器控制领域中被考虑。
背景技术
电力输配网络(英文：electricity distribution network，即电网)是一种将电力从供电方(例如发电站)传输并分配给用电方(例如大型工业或家庭)的系统。电网的传输网络在高压下运行，并且用于某些传输路径和子传输路径。分配网络在中压和低压下运行，并且构成给家庭用电设备和一些商业用电设备供电的网络。
网络拓扑结构主要是放射状的，源头在大型发电站/发电厂。馈线是电力输配网络的一部分，并且通常可以给大约100个用电设备供电。随着屋顶太阳能阵列等可再生技术的出现，用电设备现在也可以为电力输配网络供电。在某些情况下，功率流可能会从馈线中流出，这最终可能导致电缆绝缘故障或损坏变压器和电力线。因此，随着供电网的分布更广泛，馈线故障的可能性也随之增加。
为了防止馈线出现故障，已知可使沿着馈线长度具有多个隔离开关(重合器)，并且在馈线的末端具有多个开关设备，例如常规开关设备(英文：Normal Open Point，NOP)。NOP提供与相邻馈线的互连，并且像可以将相邻的馈线彼此电连接的标准开关一样运行。
NOP的一种可选替代是柔性开关设备(英文：Soft Open Point，SOP)。SOP是一种通常使用背靠背电压源换流器(英文：Voltage Source Converter，VSC)的、取代NOP而安装的电力电子器件。与机械运行的开关(例如NOP)不同，SOP中没有触点的物理断开和闭合。作为替代，通过有控制地切换电力电子开关来实现流经SOP所需的有功功率(P)和无功功率(Q)。因此，SOP控制两条相邻馈线之间的功率的流动，并且始终导通。因此，其术语为“柔性”开关设备。
SOP通常由具有不同规格和数量的VSC排列而成。SOP的拓扑结构多种多样，但是主要的风格包括背靠背、多端，以及统一潮流控制器(英文：Unified Power FlowController，UPFC)。
已经进行了许多实验来研究SOP在降低功率损耗、平衡馈线负载、电网加固、改善电压分布，以及增加分布式发电连接方面的有效性。但是，这些研究大多数都集中在电网正常运行状况下SOP的利用率。例如，文献“《具有柔性开关设备的电力输配网络在电网侧交流故障期间的性能》(Performance of an electrical distribution network with SoftOpen Point during a grid side AC fault)”(《应用能源》(Applied Energy)227(2018)，第262-272页，Avinash Aithal等人)公开了在正常的电网运行状况下对SOP处故障指数的监控，以便对出现的故障进行立即检测。
在正常运行状况下SOP的运行类似于电网上出现故障期间的电流源。从SOP注入的电流的大小受其电力电子开关的物理电流极限所限制。但是，因为分布式电网中的保护主要是基于电流的，所以该电流可能会干扰现有的保护协调(例如馈线自动化)。因此，在AC(交流)故障期间，SOP通常会与电力输配网络的其余部分断开连接。
如果在没有经由NOP或SOP与相邻馈线连接的馈线上发生故障，则当电网运营商派人调查和修复故障时，可能有数百个家庭用电设备和/或商业用电设备面临停电。
馈线自动化(英文：Feeder Automation，FA)是一种在出现临时性故障之后自动将馈线恢复到运行状态以及在出现永久性故障期间将功率重定向的方式。FA方案改进了故障期间电网的恢复时间。FA方案还确保了电网遵循预定步骤自动隔离故障部分。然后，可以通过闭合NOP或重启SOP，通过非故障馈线将功率重新路由到未受影响的馈线部分(重新连接这些用电设备)。
传统上，FA方案包括沿着馈线的开关器件，例如自动重合器。在出现故障的情况下，这些自动重合器检测流经它们的故障电流并且断开(将故障与电力输配网络的其余部分断开连接)。然后，自动重合器在预定时间段后试探性地尝试闭合。如果故障是临时性的，则当自动重合器闭合时，VSC/SOP/NOP恢复正常运行。如果故障持续存在，则自动重合器再次检测故障电流并再次断开。然后，自动重合器在另一个预定时间段后再次尝试闭合。每次重合尝试称为一次触发，并且在经过一定次数的触发后，故障才被认为是永久性的。
这种传统的馈线自动化方法的缺点包括：
1)尝试再次连接之间有固定的停滞时间，由于物理限制，这可能会导致每次触发之间间隔长达30秒。
2)触发次数是电网恢复概率与资产劣化之间的折中。
3)每次触发后自动重合器的劣化(自动重合器通常只能承受2500次操作)，因此自动重合器的触点需要大量维护。每次触发时，电缆、电线、变压器和连接器等其他设备也会承受热应力和机械应力。
4)每次触发时，相邻电网上都会出现电压骤降，这可能会对电网造成不利影响。
发明内容
根据一方面，本发明提供了一种用于电力输配网络的柔性开关设备(SOP)，其包括第一电压源换流器(VSC)和第二VSC，以及连接这两个VSC的DC(直流)链路。每个VSC可以被配置为在馈线正常运行时对电力输配网络的相应馈线进行电压校正。第一VSC被配置为：当连接到第一VSC的第一馈线出现故障时，向第一馈线施加诊断电压，并且在施加诊断电压的同时，在第一VSC与第一馈线的连接处进行电流和电压测量。这样，正常情况下用于对馈线进行电压校正的SOP被改变用途来诊断馈线上的故障。
在一些实施例中，第一VSC被配置为根据施加到DC链路的DC电压生成诊断电压，并且第二VSC被配置为根据从第二馈线所接收到的电压生成DC电压，所述第二馈线与第二VSC可操作地耦接。
在一些实施例中，SOP包括处理装置，所述处理装置被配置为根据测量和第一馈线的单位长度的阻抗或电阻估计沿着第一馈线从诊断电压的施加点到第一馈线的故障的距离。所述处理装置还可以或者替代地被配置为根据测量确定第一馈线上的故障的类型。所述处理装置可以被布置成响应于确定故障已经消除而发送使馈线隔离装置闭合的命令。所述处理装置可以被布置成响应于确定故障在被检测到之后持续存在预定时间而发送使馈线隔离装置闭合的命令。在一些实施例中，所述处理装置包括一个或多个处理器，所述处理器执行从相关联的存储器检索到的指令。在一些实施例中，控制器在SOP外部。
根据另一方面，本发明提供了一种用于电力输配网络中的馈线的故障评估的方法。根据所述方法，停止从柔性开关设备(SOP)的电压源换流器(VSC)向馈线提供电压校正。VSC生成诊断电压，并且将其施加到馈线。在VSC与馈线的连接处进行至少一次电压测量。在VSC与馈线的连接处进行至少一次电流测量。根据测量确定馈线上的故障的至少一个特征。这样，在正常情况下用于对馈线进行电压校正的SOP被改变用途来诊断馈线上的故障。
在一些实施例中，确定至少一个特征包括根据电压的测量和电流的测量计算沿着第一馈线从诊断电压的施加点到馈线的故障的距离。可选地或另外，确定至少一个特征包括根据电压的测量和电流的测量确定故障的类型。
在一些实施例中，根据电压的测量和电流的测量确定故障已经消除，并且发送使馈线隔离装置闭合的命令。
在一些实施例中，根据电压的测量和电流的测量确定故障在被检测到的预定时间段内尚未消除，并且发送使馈线隔离装置断开的命令。
根据另一方面，本发明提供了一种电压源换流器(VSC)，用于连接到电力输配网络中的第一馈线。所述VSC被配置为：当连接到VSC的馈线出现故障时，向所述馈线施加诊断电压，并且在施加诊断电压的同时在VSC与馈线的连接处进行电流的测量和电压的测量。这样，VSC可以被改变用途以供诊断使用。
根据又一方面，本发明提供了一种用于连接到电力输配网络中的第一馈线的电压源换流器(VSC)。所述VSC包括被配置为产生输出电压的电压源、电流传感器和电压传感器，以及被配置为调节所述输出电压的电参数的控制器。所述控制器被配置为：当连接到VSC的馈线出现故障时，指示电压源向所述馈线施加诊断电压，并且在施加诊断电压的同时，经由传感器在VSC与馈线的连接处进行电流和电压测量。这样，VSC可以被改变用途以供诊断使用。
诊断电压可以是固定的，其含义是在使用诊断电压评估馈线故障的过程中，诊断电压的大小名义上(实际上可能不完全)恒定。
附图说明
现在将参考附图，仅通过示例的方式描述本发明的某些实施例，其中：
图1是柔性开关设备(SOP)的系统图；
图2是电压源控制器(VSC)的示意图；
图3是与SOP连接的具有故障的馈线的系统图；
图4示出了针对三种类型的馈线故障的三组电压和电流相量图；
图5是使用诊断模式的VSC/SOP运行的流程图；
图6示出了针对临时性故障和永久性故障使用诊断模式的馈线自动化方案；以及
图7示出了图2所示的SOP的一种变型。
具体实施方式
图1示出了可以连接到馈线的柔性开关设备(SOP)10的示例。具体地，SOP 10是背靠背SOP。SOP 10包括两个电压源控制器(VSC)12、14。每个VSC 12、14都可以在DC与AC之间转换。这两个VSC 12、14经由共用DC链路16连接。VSC 12连接到馈线18的末端，VSC 14连接到第二馈线20的末端。VSC 12、14中每个的内部换流器阻抗分别表示为Zc1和Zc2。
其他类型的SOP也可以连接到馈线，例如多接线端子SOP或统一潮流控制器(UPFC)SOP，当然其他SOP也是可以的，虽然图1中示出了SOP 10包括VSC 12、14。
图2示意性地示出了VSC 12的体系结构。可以理解，VSC 12是两级VSC。通常(但非必须)SOP中的VSC为相同的类型，因此VSC 14通常也是两级VSC。SOP中也可以使用其他VSC，例如多级换流器。通常在高电压等级系统中使用多级换流器。出于说明性和示例性描述的目的，可以假设VSC 14具有与VSC 12相同的体系结构。
如图2所示，VSC 12具有桥式配置的六个支路的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，分别由3、4、5、6、7和8表示。两级VSC 12同样可以具有六个支路的大功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，或者这些支路可以使用另一种类型的电子开关器件。VSC 12各支路中的IGBT 3、4、5、6、7和8进行换向以控制电流的流动，这通过脉宽调制(PWM)得以实现。使用低通滤波器22在VSC 12终端上产生平滑电压。由电压传感器23进行电压测量，由电流传感器24进行电流测量。电容器25和26限制DC链路16中的DC电流纹波，并且可以提供解耦的有功功率传送。VSC 12可以通过隔离变压器(未示出)连接到馈线18。类似地，VSC 14可以通过隔离变压器(未示出)连接到第二馈线20。
忽略功率损耗，则在稳态运行期间两个VSC 12、14之间流动的有功功率的大小相等。这通过功率平衡方程式(1)示出：
P1＝P2＝Pdc＝Vdc×I dc (l)
其中，P1是流经VSC 12的有功功率，P2是流经VSC 14的有功功率。
从图2还可以看出，VSC 12具有控制器28。控制器28从馈线18与VSC 12之间的连接点接收电压测量结果和电流测量结果，以控制IGBT 3、4、5、6、7和8的驱动信号27。(为了避免附图混乱，图2中没有示出将驱动信号27递送到IGBT 3、4、5、6、7和8的连接。)本领域技术人员已知多种控制方案，例如使用线性比例积分(PI)控制器来控制正弦电网数量。控制器28能够控制有功功率、无功功率、频率、AC端电压和DC链路电压等参数。控制器28使用驱动信号27控制这些参数。
图3示出了电力输配网络中的馈线18，其与SOP 10连接，并在点30处与电力输配网络的其余部分连接。馈线18示出了馈线隔离装置(例如，重合器)32、34、线路阻抗(Zg1，Zg2，Zg3)、负载L1和L2，以及故障36。可选地，馈线18可以具有任意数量的馈线隔离装置和负载。线路阻抗(Zg1，Zg2，Zg3)是在馈线18的单位长度上的阻抗(或电阻)的量化表示。
VSC 12可以由控制器28配置为在三种运行模式中的至少一种运行模式下运行：功率控制模式、诊断模式，和/或恢复模式。而且，VSC 12每次只能以一种模式运行。
在无故障的并网状况期间，控制器28在功率控制模式下操作VSC 12。在功率控制模式下，VSC 12控制馈线18与DC链路16之间的功率的流动。因此，SOP 10控制两条馈线之间的功率的流动。为了控制功率的流动，控制器28使用逆派克变换产生基准电压信号。控制器28可以使用基准电压信号来生成控制信号27，以触发IGBT 3、4、5、6、7和8，从而在点38处生成VSC 12的三个电压相(Va，Vb，Vc)。对功率流动的控制降低了一条馈线由于馈线电缆中的功率太大而导致电缆绝缘故障的可能性。
在故障状况期间，控制器28在诊断模式下操作VSC 12。在故障状况下，故障36通过馈线隔离装置32与电力输配网络的其余部分断开连接。在诊断模式下，控制器28可以确定馈线18上是否存在故障36、故障36的类型，和/或沿着馈线18从VSC 12与馈线18的连接处到故障36的距离。
正常运行状况下的馈线18的电压大致为电力输配网络的总体电压，并且近似于VSC12在功率控制模式下生成的电压。在诊断模式下，VSC 12的控制器28被配置为向馈线18施加诊断电压。该诊断电压是正常运行状况下的馈线18的电压的衰减型式。例如，该诊断电压可以为正常运行状况下的馈线18的电压的10％。在VSC 12施加诊断电压的情况下，可以使用电压传感器23和电流传感器24在VSC 12与馈线18的连接点38处在馈线18上进行电压的测量和电流的测量。
因为电力输配网络中的保护主要基于电流，所以使用诊断电压以免干扰现有的保护协调。诊断电压还确保了对馈线18上的各连接部件(例如，电力电子开关、器件等)没有物理损坏(例如，磨损)。
相量和相量图是一种根据AC电压或电流的幅度和其相对相位来描述AC电压或电流的方法。对于三相系统，可以将三相a、b、c相对于彼此地绘制。具有三个不平衡相量的三相系统可以分解为三个对称分量：
·正序：相位序列与原始序列相同的平衡的三相系统。
·负序：相位序列与原始序列相反的平衡的三相系统。
·零序：大小和相位相等的三个相量。
对于正常运行的三相电力输配网络，忽略负载引入的不平衡，则仅存在正序分量，而没有负序分量和零序分量。在故障36期间，馈线18的电压相量和电流相量将不平衡，并且因此可以由三个对称分量表示。对于不对称故障，存在负序分量。仅当有接地通路可用于电流流动时，电网中才会存在零序分量。
图3示出了具有故障36的馈线18。SOP 10的VSC 12在诊断模式下运行。具体地，连接到馈线18的VSC 12用作电压源。因此，对电压序列分量(即，正序、负序和零序)进行量化以确认故障36持续存在。由控制器28分别在点23和24处测量电压和电流。控制器28使用这些电压测量结果和电流测量结果来计算以下故障指数(FI)：
Figure BDA0003016659600000061
其中x表示相位a、b或c。
Figure BDA0003016659600000062
是正序电压的均方根(RMS)值，
Figure BDA0003016659600000063
是负序电压的RMS值，
Figure BDA0003016659600000064
是零序电压。
Figure BDA0003016659600000065
是诊断模式期间VSC 12的标称RMS电压。
必须清楚地区分电压不平衡和故障。当仅存在正分量(即没有电压不平衡)时，FI的比值等于1。实际上，根据电力输配网络的负载和拓扑结构总会存在一些电压不平衡，因此任何区分电压不平衡和故障的阈值都将根据部署环境进行调整。但是，本发明人一般认为可接受的值是FIthreshold＝0.9，因此可以使用FI＜0.9的任何值来指示电力输配网络中存在故障。通过使用所考虑的电网的测得的序列数量和相应的标称电压，此归一化的无量纲FI可以适用于任何电网。在诊断模式下，控制器28连续计算故障指数以确定故障是否仍然存在。
在电网连接点38处测得的相电压和线电流取决于故障的类型。每种类型的故障由相应的相电压和线电流的三个条件来唯一表征。下表示出了三种类型的故障的条件；a)线对地故障(例如，当线“a”接地时，为“La-G”)；b)线对线故障(例如，当线“a”和线“b”连接时，为“La-Lb”)；c)三相故障(例如，当线“a”、线“b”和线“c”连接时，为“La-Lb-Lc”)。对于具有其他相的故障，也可以写出类似的方程式。可以使用适用于相应故障类型的故障环路来计算视在正序阻抗。故障环路是一种众所周知的故障分析方法。(在2011年5月出版的由阿尔斯通(Alstom)撰写的“《电网保护和自动化指南(network protection&automation guide)》”的第5章和第11章中给出了文章中的故障环路的示例。)下面的表1示出了用于计算Vg和Ig值的相应方程式。
Figure BDA0003016659600000066
表1：故障确定标准以及电网连接点38处的相应电压和电流
在表1中，零序线阻抗由
Figure BDA0003016659600000071
表示，正序线阻抗由
Figure BDA0003016659600000072
表示。对于线对地故障，使用相对中性点电压，并且电流包括零序分量
Figure BDA0003016659600000073
对于相故障，同时使用相间电压和电流。图4示出了在不忽略负载的情况下(即实际应用)针对电网中上述三种类型的故障的电压和电流相量。可以使用阈值，以便表1适用于实际应用。例如，在图4中，可以使用阈值将足够小的电压或电流条件近似为零。使用此技术，可以使用上面的表1计算故障的类型。
在诊断模式下，控制器28通过利用单端测量结果(例如来自传感器23、24)计算电网的视在阻抗来估计故障的位置。基于利用单端测量结果进行阻抗计算的算法是有利的，因为它们易于实现，不需要任何通信数据或远程数据并且可以提供合理的准确结果。图3示出了馈线18的等效单线图。根据所测量的电网连接点38处的相电压和在线电流(由传感器23、24测量)计算得出Vg和Ig。根据Vg和Ig，可以计算出电网连接点38与故障36之间的线路的视在正序阻抗Zapp。使用基尔霍夫定律，从电网连接点38看到的阻抗可以用数学公式表示，如方程式3所示：
Figure BDA0003016659600000074
根据方程式3，可以由控制器28计算得出到故障的距离。d是以馈线总长度(D)为基数定义的故障距电网连接点38的单位距离。例如，如果故障是沿馈线总长度的四分之一，则
Figure BDA0003016659600000075
If表示故障36处的故障电流。R表示故障电阻，Ztotal表示馈线总阻抗。
确定故障位置的其他方式也是可能的，并且是本领域技术人员已知的，例如行波法或使用数字故障录波器的方法。
当存在故障36时，VSC 12在恢复模式下运行，并且故障36(例如，通过馈线隔离装置32)与电力输配网络的其余部分隔离并且(例如，通过馈线隔离装置34)与VSC 12隔离。使用恢复模式来为无故障的停用负载恢复供电，从而为某些用电设备(例如大型工业或家庭)恢复供电。图3示出了连接到SOP 10的该无故障的停用负载L2。然后使用控制器28通过逆派克变换生成换流器端电压(Va，Vb，Vc)，类似于功率控制模式。
由于VSC 12的电压不再由电力输配网络决定，因此无法使用功率控制模式。因此，控制器28实施一种策略：生成端电压和电网频率并对它们进行控制，使端电压和电网频率处于无故障馈线的标准运行范围内。连接到无故障馈线20的VSC 14继续在功率控制模式下运行；控制第二馈线20与DC链路16之间的功率流动。这是为了在VSC 12从DC链路电压汲取功率时维持DC链路电压，以便供应无故障的停用负载。
图5示出了VSC 12能够在诊断模式下运行的操作方法。当馈线18上没有故障时，VSC 12(也扩展为SOP 10)在功率控制模式50下运行。当出现故障36时，正在连续处理故障指数(FI)的控制器28指示：馈线18上存在故障36。然后，VSC 12关闭，直到故障与电网的其余部分隔离。控制器28可以使用FI检测故障何时被隔离，然后将其运行状态改变为诊断模式52，并且启动计时器。可选地，隔离设备可以命令VSC 12将其运行状态改变为诊断模式52。如果故障36在预定的持续时间ΔTp(从诊断模式开始计时)内自行解决(即在一定数量的AC周期(例如6个)内FI始终保持在FIthreshold之上，称为确认时间ΔTr)，则VSC12将运行状态改回功率控制模式50。ΔTp定义了故障被认为是永久性的持续时间，并且将根据部署环境进行调整。秒级的ΔTp(例如20秒)可以足够长，以使任何临时性故障自行解决。如果故障26是永久性的，则VSC 12将运行状态改变为恢复模式54。
图6示出了在临时性故障60和永久性故障70的情况下可以各如何实现图5的方法。图6示出了图3的馈线隔离装置32，还示出了图3的馈线隔离装置34。图形62、72对应于SOP10的运行模式。
在图6中可以看出，一旦检测到故障36，功率控制模式50就停止。在时间Δt后，诊断模式52开始，馈线隔离装置32断开64，将出现故障的馈线18与电力输配网络的其余部分断开连接。如果故障36是临时性类型60，则(从控制器28)发送命令68以使馈线隔离装置32闭合66，并且恢复功率控制模式50。
如果故障36是永久性类型70，则在从诊断模式52开始的时间ΔTp后，(从控制器28)发送命令78以使馈线隔离装置34断开76。因此，隔离故障36，使得SOP 10可以在恢复模式54下运行，以重新连接由于故障36而断开连接的各用电设备。故障36的隔离还可以进行进一步的人工调查和维修，同时确保将最大数量的用电设备连接到电力输配网络。
VSC和SOP使用的诊断模式的优点在于，在馈线上出现故障的情况下，可以实现改进的馈线自动化方法。
与使用自动重合器进行恢复相比，主要优点包括：
1)没有停滞时间：VSC/SOP中的诊断模式在所有故障状况下都可运行，因为这种运行是通过IGBT开关操作进行的。这消除了触发的需要。
2)减少电网故障时间：诊断模式的运行直接转化为恢复时间的改进，因此减少了馈线与电力输配网络的其余部分断开连接的时间。
3)选择恢复时间的灵活性：永久性故障的预设时间可以得以优化，以最符合电网运营商的要求。恢复时间的选择不再与资产劣化相关联。
4)现有资产的使用寿命更长：在诊断模式下，大部分资产在正常运行极限内运行。因此，消除了由于反复暴露于故障电流而导致的资产的劣化。
5)消除了相邻电网上的反复电压骤降：由于SOP在正常极限内运行，并且没有重复触发，因此在整个恢复过程中，相邻馈线上或SOP上没有应力。
以上描述了VSC 12连接在馈线的末端，但是，在可选的实施例中，VSC 12可以连接在沿馈线的任何点。当VSC 12处于诊断模式时，该实施例将需要额外的馈线隔离装置，以确保通往故障的单通路。
VSC 12从DC链路16汲取功率，以便在功率控制模式、诊断模式和恢复模式下执行其操作。在可选的实施例中，只要VSC 12连接到某种合适的DC电源，VSC 12就不必是SOP 10的一部分。
如上所述，控制器28不仅合成控制IGBT 3、4、5、6、7和8的驱动信号27以在功率控制模式、诊断模式和恢复模式下操作VSC 12，而对传感器23和24获得的电压测量结果和电流测量结果执行必要的分析处理，以确定故障是否持续存在、故障的类型和故障的位置。在其他实施例中，该分析处理中的一部分或全部在SOP 10之外的另一台计算机或处理器中完成，电压测量结果和电流测量结果中的一个或多个或由此合成的一个或多个值被发送到该另一台计算机或处理器上。图7示出了在高电压等级下的这样一种变型。
在图7所示的VSC中，从图2的VSC 12继承的特征保留相同的附图标记。在图7中，已经将图2的控制器28的功能在内部控制器100与外部控制器102之间进行划分，内部控制器100和外部控制器102经由连接件104进行通信。连接件104例如可以是直接连接控制器100和102的电缆。或者替代地，连接件104可以为逻辑连接件，其可以经由电信网和/或互联网物理地实现。内部控制器100从传感器23和24接收电流和电压测量结果，并对它们进行处理，以对驱动信号27进行SOP正确执行所需的任何反馈调整，不管SOP当前运行在功率控制模式、诊断模式和恢复模式中的哪一种模式下。内部控制器100收集的来自传感器23和24的电流和电压测量结果也经由连接件104传达到外部控制器102。外部控制器104执行上述诊断模式分析处理，以确定馈线故障是否持续存在、馈线故障的位置和馈线故障类型。
应当理解，尽管已经参照一个或多个优选实施例描述了以上说明，但是应当认识到，其旨在示出而不是限制本发明的范围，因此在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。其他实施例也在所附权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种柔性开关设备SOP，用于交流电力输配网络，所述交流电力输配网络包括第一电压源换流器、第二电压源换流器以及连接这两个电压源换流器的直流链路，其中：
每个电压源换流器被配置为在交流馈线正常运行时对交流电力输配网络的相应交流馈线进行电压校正；所述第一电压源换流器被配置为：当连接到所述第一电压源换流器的第一交流馈线出现故障时，向所述第一交流馈线施加诊断交流电压，并且在施加所述诊断交流电压的同时，在所述第一电压源换流器与所述第一交流馈线的连接处进行电流和电压的测量。
2.根据权利要求1所述的SOP，其中，所述第一电压源换流器被配置为根据施加到所述直流链路的直流电压生成所述诊断交流电压，并且所述第二电压源换流器被配置为根据从第二交流馈线所接收到的电压生成所述直流电压，所述第二交流馈线与所述第二电压源换流器可操作地耦接。
3.根据权利要求1或2所述的SOP，其中，还包括处理装置，所述处理装置被配置为执行以下一项或多项：
根据所述测量确定所述第一交流馈线上是否存在故障；
根据所述测量和所述第一交流馈线的单位长度的阻抗或电阻估计沿着所述第一交流馈线从所述诊断交流电压的施加点到所述第一交流馈线上的故障的距离；以及
根据所述测量确定所述第一交流馈线上的故障的类型。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的SOP，其中，所述处理装置被布置成响应于确定所述故障已经消除而发送使馈线隔离装置闭合的命令。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的SOP，其中，所述处理装置被布置成响应于确定所述故障在被检测到之后持续存在预定时间而发送使馈线隔离装置断开的命令。
6.一种系统，包括：
根据权利要求1或2所述的SOP；以及
处理装置；
其中，所述处理装置被配置为执行以下一项或多项：
根据所述测量和所述第一交流馈线的单位长度的阻抗或电阻估计沿着所述第一交流馈线从所述诊断交流电压的施加点到所述第一交流馈线的故障的距离；
根据所述测量确定所述第一交流馈线上的故障的类型；以及
根据所述测量确定所述第一交流馈线上是否存在故障。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理装置被布置成响应于确定所述故障是临时性类型而发送使馈线隔离装置闭合的命令。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述处理装置被布置成响应于确定所述故障是永久性类型而发送使馈线隔离装置断开的命令。
9.一种用于交流电力输配网络中的交流馈线的故障评估的方法，其中，所述方法包括：
停止从柔性开关设备SOP的电压源换流器向交流馈线提供电压校正；
利用所述电压源换流器生成诊断交流电压；
将所述诊断交流电压施加到所述交流馈线；
在所述电压源换流器与所述交流馈线的连接处进行至少一次电压的测量；
在所述电压源换流器与所述交流馈线的连接处进行至少一次电流的测量；以及
根据所述测量确定所述交流馈线上的故障的至少一个特征。
10.根据权利要求9所述的方法，其中确定至少一个特征包括以下各项中的至少一项：
根据所述电压的测量和所述电流的测量计算沿着所述第一交流馈线从所述诊断交流电压的施加点到所述交流馈线的故障的距离；
根据所述电压的测量和所述电流的测量确定所述故障的类型；以及
根据所述测量确定所述第一交流馈线上的故障是否持续存在。
11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：
根据所述电压的测量和所述电流的测量确定所述故障已经消除；以及
发送使馈线隔离装置闭合的命令。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述电压的测量和所述电流的测量确定所述故障在被检测到的预定时间段内尚未消除；以及
发送使馈线隔离装置断开的命令。
13.一种电压源换流器，用于连接到交流电力输配网络中的第一交流馈线，其特征在于，所述电压源换流器被配置为：当连接到所述电压源换流器的交流馈线出现故障时，向该馈线施加固定的诊断交流电压，并且在施加所述诊断交流电压的同时，在所述电压源换流器与所述交流馈线的连接处进行电流和电压测量。
14.一种电压源换流器，用于连接到交流电力输配网络中的第一交流馈线，所述电压源换流器包括被配置为产生输出电压的电压源、电流传感器和电压传感器，以及被配置为调节所述输出电压的电参数的控制器，其中所述控制器被配置为：当连接到所述电压源换流器的交流馈线出现故障时，指示所述电压源向所述馈线施加固定的诊断交流电压，并且在施加所述诊断交流电压的同时，经由传感器在所述电压源换流器与所述馈线的连接处进行电流和电压的测量。
15.根据权利要求13或14所述的电压源换流器，其中所述控制器还被配置为执行以下各项中的至少一项：
根据所述测量确定所述交流馈线上是否存在故障；
根据所述测量和所述交流馈线的单位长度的阻抗或电阻估计沿着所述第一交流馈线从所述诊断交流电压的施加点到所述交流馈线上的故障的距离；以及
根据所述测量确定所述交流馈线上的故障的类型。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的电压源换流器，其中所述控制器被布置成响应于确定所述故障已经消除而发送使馈线隔离装置闭合的命令。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的电压源换流器，其中所述控制器被布置成响应于确定所述故障在被检测到之后持续存在预定时间而发送使馈线隔离装置断开的命令。
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