CN113612246A - 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 - Google Patents
用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113612246A CN113612246A CN202110900562.1A CN202110900562A CN113612246A CN 113612246 A CN113612246 A CN 113612246A CN 202110900562 A CN202110900562 A CN 202110900562A CN 113612246 A CN113612246 A CN 113612246A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- converter station
- end converter
- bridge arm
- sending
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 194
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 32
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 12
- 101150013204 MPS2 gene Proteins 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 241000287196 Asthenes Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
- H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Abstract
本申请涉及一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质，该方法应用于多端直流输电系统，该系统包括多个送端换流站和多个受端换流站；在直流输电线路发生故障的情况下，通过获取直流输电线路上的故障电流，并根据故障电流和预设的基准电流，确定为使直流输电线路的故障电流为零的第一送端换流站的目标电压；在控制第一送端换流站输出目标电压后，控制直流输电线路与第一送端换流站之间的开关断开，在该情况下，第二送端换流站的电流流入第一送端换流站；本方法能在无需第二送端换流站退出运行的情况下，将故障电流降为零，实现故障电流阻断；之后，第二送端换流站继续运行，提高了直流输电系统的故障穿越能力。
Description
技术领域
本申请涉及直流输电的直流故障穿越技术领域，特别是涉及一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质。
背景技术
基于模块化多电平换流器柔性直流输电(modular multilevel converter basedhigh voltage direct current，简称MMC-HVDC)技术的直流输电系统具有控制灵活、供电可靠性高、可实现多电源供电和多落点受电等优势，在大规模可再生能源发电汇集、多能互补和友好型并网等领域具有良好的应用前景。
尽管柔性直流输电技术具有诸多优点，但是却面临着直流故障穿越等具有挑战性的问题，当直流输电线路发生极对地短路故障时，由换流站内的子模块电容放电产生的故障电流可能会对直流输电系统中的元件造成损坏。
传统技术中，对于采用混合MMC的换流站来说，可以通过该混合MMC中的全桥子模块输出负压的能力，使得该换流站的直流输出口处的电压等于故障点处的残余电压，即使得故障电流降为零，进而，断开该直流输电线路上的快速开关，实现故障隔离。
然而，现有的直流故障穿越方法，在进行故障隔离后，换流站将退出运行，所以，在将该方法应用于多端直流输电系统时，由于相邻线路馈电电流的存在，要想使直流输电线路上的故障电流降为零，该相邻线路连接的换流站也必须退出运行，即该直流输电系统内的所有换流站将全部退出运行，造成该直流输电系统的故障穿越能力较差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高直流输电系统故障穿越能力的用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质。
第一方面，提供一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；该方法包括：
在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；
根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值；
在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站。
在其中一个实施例中，控制该第一送端换流站输出该目标电压，包括：
根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；
根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压。
在其中一个实施例中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；
根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态，包括：
针对每相桥臂电路，根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；
根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，该电容序列中包括该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
在其中一个实施例中，根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压，包括：
将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将该PI控制器的输出确定为该目标电压。
在其中一个实施例中，该方法还包括：
获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压；
根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
在其中一个实施例中，根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将该实际输出电压更新为限流电压，包括：
根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；
根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；
根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
在其中一个实施例中，根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定该第二送端换流站的虚拟限流电感值，包括：
根据包含
的关系式，确定该虚拟限流电感值；其中，kmin为预设的桥臂子模块的最小投入比例，UDC-max为第二送端换流站的最大输出电压，L0为第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，LDC为第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；
相应的，根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例，包括：
根据包含
的关系式，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为虚拟限流电感值，UDC为实际输出电压，Ls为等效电感值。
第二方面，提供一种用于直流输电系统故障的电流阻断装置，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；该装置包括：
第一获取模块，用于在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；
确定模块，用于根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值；
第一控制模块，用于在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该故障线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在第一送端换流站输出目标电压的情况下，第二送端换流站的电流流入第一送端换流站。
第三方面，提供一种多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；该送端换流站用于实现上述第一方面中任一项方法的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被送端换流站执行时实现上述第一方面中任一项方法的步骤。
上述用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质，其中，该电流阻断方法应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；在该直流输电线路发生故障的情况下，通过获取该直流输电线路上的故障电流，并根据该故障电流和预设的基准电流，确定为使该直流输电线路的故障电流为零的第一送端换流站的目标电压；进而，在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站；也就是说，本申请实施例中提出的故障电流阻断方法，能够通过与直流输电线路连接的第一送端换流站输出负压的能力，使得相邻线路上的第二送端换流站产生的流向直流输电线路的馈电电流，转向流入该第一送端换流站内，进而在无需将该第二送端换流站退出运行的情况下，将故障电流降为零，实现故障电流阻断，避免了将该直流输电系统内的所有换流站都退出运行而导致的整个直流输电系统瘫痪的问题；另外，在将故障电流阻断之后，即故障期间，该第二送端换流站仍能继续向外输出功率，维持系统的正常运转，直至故障消除后，该第一送端换流站重新投入运行，能够提高该直流输电系统的故障穿越能力。
附图说明
图1为一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的应用环境图；
图2为一个实施例中四端柔性直流输电系统的结构示意图；
图3为一个实施例中混合换流站主电路拓扑直流侧故障示意图；
图4为一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图；
图5为一个实施例中换流站的内部控制逻辑的结构示意图；
图6为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图；
图7为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图；
图8为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图；
图9为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图；
图10为一个实施例中换流站内桥臂子模块的电容对短路点放电的等效电路图；
图11为一个实施例中换流站在进行限流控制时桥臂子模块的电容对短路点放电的等值电路图；
图12为一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断装置的结构框图；
图13为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的用于直流输电系统故障的电流阻断方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，该多端直流输电系统10包括多个送端换流站101和多个受端换流站102，相邻的第一送端换流站1011和第二送端换流站1012各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站1011所在的直流输电线路103，并通过该直流输电线路103连接于一个受端换流站1021；该送端换流站101和受端换流站102可以采用具有负压输出能力的换流站，可选地，该换流站可以采用全桥型模块化多电平换流器，也可以为子模块混合型模块化多电平换流器，该子模块混合型模块化多电平换流器可以是由半桥子模块和全桥子模块组成的混合型换流器，也可以是由其他类型的子模块组成的混合型换流器等，只要该混合型换流器能够具有负压输出能力即可。
以四端柔性直流输电系统为例，参考图2，该四端柔性直流输电系统包括送端换流站MMC1和MMC3，以及受端换流站MMC2和MMC4，其中，该送端换流站MMC1和MMC3可以采用由半桥子模块(Half Bridge Sub-Module，简称HBSM)和全桥子模块(Full Bridge Sub-Module，简称FBSM)组成的子模块混合型模块化多电平换流器，如图3所示；在送端换流站MMC1和受端换流站MMC2之间的直流输电线路line12发生短路故障时，由于送端换流站MMC1中的子模块的电容迅速放电，以及送端换流站MMC3持续向该直流输电线路line12馈入电流，使得该直流输电线路line12上的故障电流激增。同理，对于受端换流站MMC2和MMC4，也可以采用由半桥子模块和全桥子模块组成的子模块混合型模块化多电平换流器，且在直流输电线路line12发生短路故障时，本申请实施例中的用于直流输电系统故障的电流阻断方法，同样适用于该受端换流站。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法，以该方法应用于图2中的送端换流站为例进行说明，包括以下步骤：
步骤401，在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流。
对于多端直流输电系统来说，在该系统正常运行的过程中，会实时监测整个系统的运行状态，例如：系统级控制器可以根据实时采集的各直流输电线路上的电流、电压、功率等参数来判断该系统是否出现故障；如果在监测到系统出现故障后，也就是在监测到某一条直流输电线路发生故障后，可以进一步执行保护检测和故障定位，来确定是否需要通过控制换流站来进行故障电流阻断；可选地，可以采集各个换流站(包括送端换流站和受端换流站)直流输出口处的电压和电流，并在确定电压低于预设电压阈值，以及电流变化率高于预设变化率阈值的情况下，即满足
的情况下，可以确定需要控制该换流站参与到故障电流阻断的过程中，此时，该系统级控制器可以向该换流站发送控制信号，以使该换流站在接收到该控制信号后，执行相关操作，以实现对该直流输电线路的故障电流阻断。
可选地，基于上述图2，假设系统级控制器在监测到送端换流站MMC1与受端换流站MMC2之间的直流输电线路line12发生短路故障，且该送端换流站MMC1直流输出口处的电压和电流满足上述预设条件的情况下，该系统级控制器可以向该送端换流站MMC1发送第一控制信号，以使该送端换流站MMC1在接收到该第一控制信号后，进行故障电流阻断；可选地，该送端换流站MMC1在接收到该第一控制信号后，可以获取该直流输电线路上的故障电流，该故障电流包括该送端换流站MMC1中的各个子模块的电容放电电流，以及相邻线路也就是送端换流站MMC3产生的馈电电流。
步骤402，根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压。
其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值。
可选地，在进行故障电流阻断时，可以先降低故障电流的大小，以降低该直流输电线路与该换流站之间的开关的通断能力；在降低故障电流时，可以将期望达到的故障电流大小作为预设的基准电流，进而，根据该故障电流和该预设的基准电流，确定与该直流输电线路连接的第一送端换流站的目标电压；基于上述假设，也就是确定与该直流输电线路line12连接的送端换流站MMC1的直流输出口处的目标电压；使得在该第一送端换流站MMC1的直流输出口处的电压为该目标电压的情况下，该直流输电线路line12上的故障电流为该基准电流；可选地，该预设的基准电流可以为零，也可以为大于零且不超过该开关的最大切断电流的任一电流值；该第一送端换流站可以将该故障电流和该预设的基准电流输入至预设算法中，得到该第一送端换流站的目标电压。
可选地，在该预设的基准电流为零的情况下，也就是为了使该直流输电线路上的故障电流为零，那么该相邻线路的第二送端换流站(送端换流站MMC3)流入该直流输电线路的馈电电流应该转向流入该送端换流站MMC1中，因此，该送端换流站MMC1的直流输出口处的输出电压，即该送端换流站MMC1的目标电压应该为负压值，才能使流向直流输电线路的馈电电流流向该送端换流站MMC1，进而才能使得该直流输电线路上的故障电流降为零。
步骤403，在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开。
其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站。也就是说，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，由于该目标电压为负压值，可以将该第二送端换流站(送端换流站MMC3)的馈电电流吸入该第一送端换流站中，使得该第二送端换流站的馈电电流从流向直流输电线路转换为流向第一送端换流站，进而，能够使得直流输电线路上的故障电流降为零。
可选地，在该第一送端换流站(即送端换流站MMC1)根据该目标电压，控制该第一送端换流站直流输出口处的输出电压为该目标电压之后，可以控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，可选地，该开关可以为直流断路器，也可以为快速开关，或者机械开关等，该第一送端换流站可以通过向该开关发送关断信号来控制该开关断开，在该开关断开后，即断开该第一送端换流站与发生故障的直流输电线路之间的电气连接后，即可实现故障电流阻断，实现故障隔离。
上述用于直流输电系统故障的电流阻断方法，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；在该直流输电线路发生故障的情况下，通过获取该直流输电线路上的故障电流，并根据该故障电流和预设的基准电流，确定为使该直流输电线路的故障电流为零的第一送端换流站的目标电压；进而，在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站；也就是说，本申请实施例中提出的故障电流阻断方法，能够通过与直流输电线路连接的第一送端换流站输出负压的能力，使得相邻线路上的第二送端换流站产生的流向直流输电线路的馈电电流，转向流入该第一送端换流站内，进而在无需将该第二送端换流站退出运行的情况下，将故障电流降为零，实现故障电流阻断，避免了将该直流输电系统内的所有换流站都退出运行而导致的整个直流输电系统瘫痪的问题；另外，在将故障电流阻断之后，即故障期间，该第二送端换流站仍能继续向外输出功率，维持系统的正常运转，直至故障消除后，该第一送端换流站重新投入运行，能够提高该直流输电系统的故障穿越能力。
在本申请的一个可选的实施例中，上述步骤402中，该第一送端换流站根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压，可以通过将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(Proportional Integral Controller简称，PI控制器)中，并将该PI控制器的输出确定为该目标电压；可选地，如图5所示，在该第一送端换流站的站控中，可以包括电流置零控制部分和稳态运行部分，在该多端直流输电系统处于正常运行状态时，该站控和阀控之间的开关K1与该稳态运行部分连接；在该多端直流输电系统出现短路故障，即与该第一送端换流站直接连接的直流输电线路(line12)发生接地短路故障的情况下，该开关K1由稳态运行切换至电流置零控制；可选的，该第一送端换流站也可以在接收到上述系统级控制器发送的控制指令后，控制开关K1从稳态运行切换为电流置零控制；进而，即可根据当前发生故障的直流输电线路的故障电流(IDC-F-line)和预设的基准电流(IDC-ref)，通过PI控制器后，确定该第一送端换流站的直流输出口处的目标电压
以使该发生故障的直流输电线路的故障电流降为零。该目标电压
通过公式可表示为：
其中，
为该第一送端换流站的直流输出口处的目标电压，IDC-ref为基准电流，IDC-F-line为当前发生故障的直流输电线路(line12)的故障电流，kp为该PI控制器的比例参数，ki为该PI控制器的积分参数，s为S域的复数变量。
本实施例中，通过将该故障电流和该预设的基准电流输入预设PI控制器中，并将该PI控制器的输出确定为该目标电压，通过PI控制原理，设置相应的PI控制器，使得得到的目标电压更精确，进而更快地将故障电流降低至该基准电流，能够提高目标电压的确定准确性，以及提高故障电流置零的速率。
图6为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图。本实施例中涉及的是第一送端换流站控制该第一送端换流站输出目标电压的一种可选的实现过程，如图6所示，在上述实施例的基础上，上述步骤403包括：
步骤601，根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态。
其中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，每一相桥臂电路包括多个桥臂子模块，每一个桥臂子模块采用级联方式两两相连，该多个桥臂子模块可以均为全桥子模块，也可以部分为半桥子模块、部分为全桥子模块；每一个桥臂子模块可以为投入状态，也可以为非投入状态，其中，该非投入状态可以为闭锁状态、旁路状态或者切除状态中的一种；该第一送端换流站直流输出口处的输出电压的大小等于任意一相桥臂电路中处于投入状态下的各个桥臂子模块的电容电压之和；需要说明的是，每一相桥臂电路中的处于投入状态下的各个桥臂子模块的电容电压之和相等，均为该第一送端换流站的直流输出口的输出电压。
可选地，该第一送端换流站在根据直流输电线路上的故障电流和基准电流，确定出使该故障电流为零的直流输出口处的目标电压之后，可以根据该目标电压，分别确定每一相桥臂电路中需投入的目标桥臂子模块，进而，确定出每一相桥臂电路中的各个桥臂子模块在下一时刻的目标投入状态；可选地，在该目标电压为负压值的情况下，针对每一相桥臂电路，选择该相桥臂电路中的所有全桥子模块作为需投入的候选目标桥臂子模块，进而，根据该目标电压的大小和每一个全桥子模块当前的电容电压值，选择能够满足该目标电压的至少一个候选目标桥臂子模块，作为该目标桥臂子模块；接着，可以将该目标桥臂子模块的目标投入状态确定为投入状态，而将该相桥臂电路中除该目标桥臂子模块之外的其他桥臂子模块的目标投入状态确定为非投入状态。
步骤602，根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压。
具体地，在确定出各个桥臂子模块的目标投入状态之后，可以根据各个桥臂子模块的目标投入状态，控制各个桥臂子模块的运行；可选地，在该桥臂子模块的目标投入状态为投入状态的情况下，可以向该桥臂子模块中的全控型器件的门级发送触发信号，以使该桥臂子模块处于投入状态；在该桥臂子模块的目标投入状态为非投入状态的情况下，则禁止向该桥臂子模块中的全控型器件的门级发送触发信号，以使该桥臂子模块处于非投入状态；至此，在根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行之后，该第一送端换流站的直流输出口处的输出电压等于该目标电压；进而，在该第一送端换流站输出该目标电压(负压)的情况下，该第一送端换流站不再向直流输电线路输入放电电流，且该第二送端换流站的电流从流入直流输电线路转换为流入该第一送端换流站，使得该直流输电线路上的故障电流降为零。
本实施例中，第一送端换流站根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态，进而根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压；即通过对各个桥臂子模块的投切进行调整，达到第一送端换流站输出目标电压的效果，能够提高目标电压输出的准确性。
图7为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图。本实施例中涉及的是第一送端换流站根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态的一种可选的实现过程，如图7所示，在上述实施例的基础上，上述步骤601包括：
步骤701，针对每相桥臂电路，根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压。
其中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；可选的，该第一送端换流站包括三相桥臂电路，每一相桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，且该上桥臂电路和下桥臂电路对称。另外，该第一送端换流站的交流输入电压可以为三相桥臂电路中的任一项桥臂电路的交流输入电压。
由于在同一时刻，每一相桥臂电路的交流输入电压在经过桥臂电路转换后，得到的直流输出口处的直流输出电压均相等，因此，针对每一相桥臂电路，可以根据该目标电压和该第一送端换流站的任意一相桥臂电路的交流输入电压，来确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；可选的，可以根据公式(2)来确定上桥臂电压和下桥臂电压。
其中，uj＝Um·cos(ωt)，uj为三相桥臂电路中的任意一相的交流输入电压，Um为交流电压幅值，ω为交流系统的角频率，
为该第一送端换流站的目标电压，upj为上桥臂电压，unj为下桥臂电压。
步骤702，根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块。
其中，该电容序列中包括当前时刻，该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值；针对三相桥臂电路，每一相桥臂电路都有各自对应的电容序列，且该电容序列可以按照电压值从大到小或者从小到大的顺序进行排列；可选地，针对每一相桥臂电路，该电容序列中可以包括上桥臂电路对应的第一电容子序列和下桥臂电路对应的第二电容子序列，其中，该第一电容子序列可以包括上桥臂电路中按照一定顺序排列的桥臂子模块中电容两端的电压值，该第二电容子序列可以包括下桥臂电路中按照一定顺序排列的桥臂子模块中电容两端的电压值。
可选地，第一送端换流站在确定出上桥臂电压和下桥臂电压之后，可以从每一相桥臂电路分别对应的电容序列中，分别确定每一相桥臂电路的上桥臂电路中需投入的至少一个上桥臂子模块，这些上桥臂子模块的电容电压之和等于该上桥臂电压；以及确定每一相桥臂电路的下桥臂电路中需投入的至少一个下桥臂子模块，这些下桥臂子模块的电容电压之和等于该下桥臂电压；可选地，第一送端换流站还可以从该电容序列的第一电容子序列中，确定上桥臂电路中满足该上桥臂电压的需投入的上桥臂子模块，以及可以从该电容序列的第二电容子序列中，确定下桥臂电路中满足该下桥臂电压的需投入的下桥臂子模块。
本实施例中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；针对每相桥臂电路，根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；进而，根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；也就是说，本实施例中，通过该目标电压和每一相桥臂电路各自对应的电容序列，分别确定每一相桥臂电路的上桥臂子模块和下桥臂子模块；进而，通过将确定出的能够使得故障电流降为零的上桥臂子模块和下桥臂子模块，投入运行中，能够使得该第一送端换流站输出目标负压，使故障电流降为零；通过调整桥臂子模块的投切，在维持系统正常运行的情况下实现故障电流阻断，提高了直流输电系统的故障穿越能力。
基于上述假设，在直流输电线路line12发生短路故障的情况下，第一送端换流站MMC1中的子模块电容放电，以及第二送端换流站MMC3向该直流输电线路的馈电，导致该直流输电线路line12上的故障电流激增；在根据上述电流置零方法控制后，该第一送端换流站MMC1输出为负压值的目标电压，使得第一送端换流站MMC1不再向直流输电线路line12放电，且将第二送端换流站馈入该直流输电线路line12的馈电电流吸入该第一送端换流站中，进而使得该直流输电线路line12上的故障电流降为零；由于第二送端换流站输出的电流馈入第一送端换流站，有可能造成第一送端换流站出现过流过压现象，对第一送端换流站内的元器件造成损害；因此，在进行电流置零控制之后，或者，在进行电流置零控制的同时，可以抑制第二送端换流站向第一送端换流站输入的馈电电流。
图8为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图。本实施例中涉及的是限制第二送端换流站向第一送端换流站的馈电电流的一种可选的实现过程，如图8所示，在上述实施例的基础上，上述方法还包括：
步骤801，获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压。
可选地，上述系统级控制器可以在检测到直流输电线路line12发生短路故障的情况下，确定与该直流输电线路line12连接的近端送端换流站(上述第一送端换流站MMC1)，以及与该近端送端换流站相邻的远端送端换流站(上述第二送端换流站MMC3)，并向该第二送端换流站MMC3发送第二控制信号，以使该第二送端换流站MMC3在接收到该第二控制信号后，进行电流抑制，以限制第二送端换流站流入第一送端换流站的馈电电流。可选地，该第二控制信号也可以由第一送端换流站通过站间通信发送至第二送端换流站，可选地，该第一送端换流站可以在检测到任意一相桥臂电路出现过流或者过压现象的情况下，向该第二送端换流站发送该第二控制信号。
第二送端换流站在接收到该第二控制信号之后，可以获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压，也就是，该第二送端换流站的直流输出口处的实际输出电压。
步骤802，根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流。
其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
由于在直流输电线路line12发生短路故障的情况下，该直流输电线路上的故障点的电压降低，因此，第二送端换流站直流输出口输出的电流也会随之上升；另外，在第一送端换流站输出负压的情况下，第二送端换流站直流输出口输出的电流也会呈上升趋势，导致电流上升率较大；进而，在电流持续上升的过程中，可能造成馈入第一送端换流站的馈电电流过大而导致该第一送端换流站出现过流过压现象；因此，需要限制第二送端换流站的馈电电流，也就是需要降低该第二送端换流站直流输出口处输出的电流的上升率；可选地，可以通过降低该第二送端换流站直流输出口处输出的电压，来降低直流输出口处输出的电流的上升率；即将当前时刻的实际输出电压降低至限流电压，在该第二送端换流站输出该限流电压的情况下，能够避免由于馈入第一送端换流站的馈电电流过大而导致的第一送端换流站出现过流过压的现象。
可选地，在第二送端换流站进行限流控制时，可以根据实际输出电压和预设限流策略，确定能够降低该第二送端换流站的输出电流的限流电压，即在该第二送端换流站输出该限流电压的情况下，该第二送端换流站输出的电流也随之降低，进而，馈入第一送端换流站的馈电电流也就降低了；可选地，该预设限流策略可以为与该第二送端换流站的实际输出电压以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关的限流算法，将该实际输出电压输入至该预设限流算法中，得到该第二送端换流站的限流电压。
本实施例中，通过获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压，并根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；也就是说，本实施例中，在进行故障电流阻断的同时，还能限制相邻线路的第二送端换流站输入至第一送端换流站的馈电电流，避免该第一送端换流站因该馈电电流过大而出现过流过压现象，能够保证该第一送端换流站在进行故障电流阻断过程中的可靠运行。
图9为另一个实施例中用于直流输电系统故障的电流阻断方法的流程示意图。本实施例中涉及的是第二送端换流站根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将该实际输出电压更新为限流电压的一种可选的实现过程，如图9所示，在上述实施例的基础上，上述步骤802包括：
步骤901，根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值。
其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例。
如图10所示，为直流输电线路发生短路故障时，该送端换流站的等效电路图，即上述图3所示的换流站主电路的等效电路图，其中，N为单相桥臂电路中的桥臂子模块的总个数，2C0/N为单相等效电容，2L0为单相桥臂等效电感，2R0为单相桥臂等效电阻，LDC为限流电感，Ll和Rl分别为短路点至换流站间线路电感和电阻，UDC为换流站直流输出口电压，I0为直流电流初始值。
那么，在直流输电线路发生短路故障时，该直流输电线路上的故障电流可以表示为：
其中，δ为电流衰减系数，ω为电流角频率，均由电路参数决定，且
其中，
为等效电阻值，L0为桥臂电感值，C0为桥臂子模块中的电容值，
为等效电感值，Uc为桥臂子模块中的电容电压，N为单向桥臂的桥臂子模块的数量。
将公式(3)进行整理后，可以转换为：
可以看出，在系统参数(上述等效电路中涉及到的各个参数)确定的情况下，故障电流的大小主要由故障时刻直流电流初始值I0与桥臂子模块的投入个数N来决定。由于I0取决于系统稳定运行工况，难以进行控制，因此可以通过控制故障期间桥臂子模块的投入个数来实现故障限流。在实际工程中，在换流站MMC直流出口加装限流电感后，放电回路的振荡频率通常较低(100rad/s左右)，在故障后的几毫秒内可认为sin(ωt)≈ωt，则I'DC-F(t)可简化为：
对I'DC-F(t)求导可以得到故障电流的上升率，可以表示为：
由于δ通常较小，可近似为0，故可将电流上升率进一步简化为：
由公式(7)可知，该故障电流上升率与桥臂子模块的投入个数N成正比，与Ls成反比，因此，抑制故障电流上升可以通过减少桥臂子模块的投入个数，或者通过增大Ls来实现。可选地，可以将故障后桥臂子模块的投入个数降至稳态运行下的k(k<1)倍，以减少故障期间放电电容个数，进而实现在无附加设备的情况下限制故障电流。
采用限流措施后，相当于在换流站出口增加了一个虚拟限流电感，则该虚拟限流电感上的分压可以表示为
那么，通过直流电流反馈形成闭环控制后，根据上述公式(7)可以得到：
进而，可以得到：
其中，UDC为换流站直流输出口处的实际输出电压。
参考图11，为限流环节作用下电容放电等值电路图，相比于图10来说，在换流站出口增加了一个值为LUDC的虚拟限流电感Lv。
在故障限流环节，需要降低换流站直流输出口处的电压，相当于减少各桥臂电路中桥臂子模块的投入个数，即故障发生前后桥臂电路中桥臂子模块的投入比例会发生变化。在故障发生前，桥臂电路中的桥臂子模块的投入比例为1，即同一时刻上下桥臂电路的桥臂子模块投入数量之和为N，在故障发生后，限流环节自动减少了桥臂子模块的投入数量，桥臂子模块投入比例变为k(k<1)，其表达式为：
由于上述等效电感值Ls会随着短路点距离换流站输出口的电气距离的增加而增加，故障电流上升率则随着减小，因此，在该换流站直流输出口处发生短路故障时，等效电感值Ls最小，故障电流上升率也就最大；而在故障电流上升率最大时，需投入的桥臂子模块的个数最少，也就是投入比例k最小，因此，最小投入比例kmin可表示为：
其中，UDC-max为换流站直流输出口处发生短路故障时的最大输出电压。
可选地，对于该最小投入比例kmin，可以由以下两个条件决定，其一，对于投入比例，应确保按照该投入比例投入相应的桥臂子模块后，各个桥臂子模块中的全控型器件(IGBT)安全运行，且保证在故障清除期间换流站不闭锁；假设IGBT的额定工作电流为IN，根据IGBT器件的安全工作区，其最大的可靠闭锁电流为2倍的额定工作电流，也就是，当桥臂电流超过2IN时，换流站将无法可靠闭锁，电力电子器件将损坏；因此，该投入比例，应确保桥臂电流不超过2倍的额定工作电流，即iarm-max≤2IN。
其二，对于投入比例，应确保按照该投入比例投入相应的桥臂子模块后，该换流站直流输出口处的输出电压不低于额定运行电压的预设百分比，可选地，可以为该换流站直流输出口处的输出电压不低于额定运行电压的50％，也就是说，该最小投入比例kmin不低于0.5。
在满足上述两个条件之后，确定在换流站直流输出口处发生短路故障时对应的最小投入比例kmin；该最小投入比例可以在系统参数确定的情况下，通过实验确定得到。
因此，在确定出最小投入比例之后，可以根据在换流站直流输出口处发生短路故障时的最大的实际输出电压UDC-max、桥臂电感值L0、限流电感值LDC、以及该最小投入比例kmin，确定该虚拟限流电感，根据上述公式(11)，可以得到该虚拟限流电感L的计算公式为：
可选地，该第二送端换流站可以根据上述公式(12)来计算第二送端换流站的虚拟限流电感，也可以根据包含
的关系式，来确定该虚拟限流电感。
步骤902，根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例。
可选地，在确定出虚拟限流电感之后，可以根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例，即根据上述公式(10)来确定目标投入比例；可选地，也可以根据包含
的关系式，来确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例。
步骤903，根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
可选地，在确定出目标投入比例之后，将该目标投入比例与该第二送端换流站的额定输出电压相乘，并将该乘积确定为该第二送端换流站的限流电压，
其中，
为该第二送端换流站的限流电压，k为目标投入比例，UDC-N为该第二送端换流站的额定输出电压。
在确定出该第二送端换流站的限流电压之后，可以根据该限流电压确定各相桥臂电路的上桥臂电压和下桥臂电压，进而，根据该上桥臂电压和下桥臂电压，从每一相桥臂电路对应的电容序列中，确定每一相桥臂电路的上桥臂电路中需投入的至少一个上桥臂子模块，以及每一相桥臂电路的下桥臂电路中需投入的至少一个下桥臂子模块；接着，向这些上桥臂子模块和下桥臂子模块的门级发送门级触发信号，以使这些桥臂子模块的运行状态为投入状态；那么，该第二送端换流站的直流输出口处输出的电压即为该限流电压；具体的实现过程可以参照上述图7所示的步骤，在此不再赘述。
本实施例中，根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感；接着，根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；进而，根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压；能够根据第二送端换流站的实际输出电压和相关参数，准确计算该第二送端换流站的限流电压，使得该限流电压在确保该第二送端换流站正常运行的同时，能够避免馈电电流过大而导致的第一送端换流站出现过流过压现象，提高了限流电压的准确性和合理性。
在本申请的一个可选的实施例中，参考上述图5，在该第二送端换流站进行限流控制时，该第二送端换流站可以将该开关K1切换至限流控制部分，以及将该限流控制部分中的开关K2从与1连接的第一端口切换至与比较器连接的第二端口；在正常运行状态下，该开关K2与1连接，即正常运行状态下，投入比例为1，同一时刻上、下桥臂电路中的桥臂子模块的投入数量之和为N；在发生故障需要限流时，控制开关K2进行切换，以确定故障期间的投入比例k(k<1)，进而确定限流控制时的限流电压，以及达到该限流电压，各桥臂电路应投入的桥臂子模块，实现对第二送端换流站输出电流的限制。
需要说明的是，对于多端直流输电系统中的任一换流站，均包含上述图5中的控制框图结构，根据系统的实际运行状况，确定执行电流置零控制，还是限流控制；例如：基于上述假设，在送端换流站MMC1与受端换流站MMC2之间的直流输电线路line12发生短路故障的情况下，该送端换流站MMC1和受端换流站MMC2执行电流置零控制，与该送端换流站MMC1相邻的送端换流站MMC3和与受端换流站MMC2相邻的受端换流站MMC4则执行限流控制；在送端换流站MMC3与受端换流站MMC4之间的直流输电线路line34发生短路故障的情况下，该送端换流站MMC3和受端换流站MMC4执行电流置零控制，与该送端换流站MMC3相邻的送端换流站MMC1和与受端换流站MMC4相邻的受端换流站MMC2则执行限流控制。
应该理解的是，虽然图2-11的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-11中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图12所示，提供了一种用于直流输电系统故障的电流阻断装置，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；包括：第一获取模块1201、确定模块1202和第一控制模块1203，其中：
第一获取模块1201，用于在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流。
确定模块1202，用于根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值。
第一控制模块1203，用于在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该故障线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在第一送端换流站输出目标电压的情况下，第二送端换流站的电流流入第一送端换流站。
在其中一个实施例中，上述第一控制模块1203包括确定单元和控制单元；其中，该确定单元，用于根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；该控制单元，用于根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压。
在其中一个实施例中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；针对每相桥臂电路，上述确定单元，具体用于根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；并根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，该电容序列中包括该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
在其中一个实施例中，上述确定模块1202，具体用于将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将该PI控制器的输出确定为该目标电压。
在其中一个实施例中，如图13所示，该装置还包括：第二获取模块1204和第二控制模块1205；其中，该第二获取模块1204，用于获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压；该第二控制模块1205，用于根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
在其中一个实施例中，上述第二控制模块1205包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元和控制单元；其中，第一确定单元，用于根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；第二确定单元，用于根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；第三确定单元，用于根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压；控制单元，用于控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
在其中一个实施例中，第一确定单元，具体用于根据包含
的关系式，确定该虚拟限流电感值；其中，kmin为预设的桥臂子模块的最小投入比例，UDC-max为第二送端换流站的最大输出电压，L0为第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，LDC为第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；第二确定单元，具体用于根据包含
的关系式，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为虚拟限流电感值，UDC为实际输出电压，Ls为等效电感值。
关于用于直流输电系统故障的电流阻断装置的具体限定可以参见上文中对于用于直流输电系统故障的电流阻断方法的限定，在此不再赘述。上述用于直流输电系统故障的电流阻断装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种多端直流输电系统，可以参考上述图1所示，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；另外，与该受端换流站相邻的另一受端换流站也可以与该直流输电线路连接，即经过该直流输电线路传输的电流可以流入该受端换流站，以及与该受端换流站相邻的另一受端换流站。
第一送端换流站，用于在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值；在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站。
在一个实施例中，该第一送端换流站，具体用于根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压。
在一个实施例中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；针对每相桥臂电路，该第一送端换流站，具体用于根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，该电容序列中包括该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
在一个实施例中，该第一送端换流站，具体用于将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将该PI控制器的输出确定为该目标电压。
第二送端换流站，用于获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压；根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
在一个实施例中，该第二送端换流站，具体用于根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
在一个实施例中，该第二送端换流站，具体用于根据包含
的关系式，确定该虚拟限流电感值；其中，kmin为预设的桥臂子模块的最小投入比例，UDC-max为第二送端换流站的最大输出电压，L0为第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，LDC为第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；以及，根据包含
的关系式，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为虚拟限流电感值，UDC为实际输出电压，Ls为等效电感值。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被第一送端换流站执行时实现以下步骤：
在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；
根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值；
在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站。
在一个实施例中，计算机程序被第一送端换流站执行时还实现以下步骤：根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端换流站输出该目标电压。
在一个实施例中，计算机程序被第一送端换流站执行时还实现以下步骤：该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；针对每相桥臂电路，根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，该电容序列中包括该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
在一个实施例中，计算机程序被第一送端换流站执行时还实现以下步骤：将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将该PI控制器的输出确定为该目标电压。
该计算机程序被第二送端换流站执行时实现以下步骤：
获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压；
根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
在一个实施例中，计算机程序被第二送端换流站执行时还实现以下步骤：根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
在一个实施例中，计算机程序被第二送端换流站执行时还实现以下步骤：根据包含
的关系式，确定该虚拟限流电感值；其中，kmin为预设的桥臂子模块的最小投入比例，UDC-max为第二送端换流站的最大输出电压，L0为第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，LDC为第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；以及，根据包含
的关系式，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为虚拟限流电感值，UDC为实际输出电压，Ls为等效电感值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法，其特征在于，应用于多端直流输电系统，所述多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于所述第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过所述直流输电线路连接于一个受端换流站；所述方法包括：
在所述直流输电线路故障的情况下，获取所述直流输电线路上的故障电流；
根据所述故障电流和预设的基准电流，确定所述第一送端换流站的目标电压；其中，所述目标电压为使得所述直流输电线路的故障电流为零的负压值；
在控制所述第一送端换流站输出所述目标电压后，控制所述直流输电线路与所述第一送端换流站之间的开关断开，其中，在所述第一送端换流站输出所述目标电压的情况下，所述第二送端换流站的电流流入所述第一送端换流站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一送端换流站输出所述目标电压，包括：
根据所述目标电压，确定所述第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；
根据所述各个桥臂子模块的目标投入状态控制所述各个桥臂子模块的运行，以使所述第一送端换流站输出所述目标电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，所述桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；
所述根据所述目标电压，确定所述第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态，包括：
针对每相桥臂电路，根据所述目标电压和所述第一送端换流站的交流输入电压，确定所述上桥臂电路对应的上桥臂电压以及所述下桥臂电路对应的下桥臂电压；
根据所述上桥臂电压和所述下桥臂电压，从所述桥臂电路对应的电容序列中，确定所述上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及所述下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，所述电容序列中包括所述桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障电流和预设的基准电流，确定所述第一送端换流站的目标电压，包括：
将所述故障电流和所述预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将所述PI控制器的输出确定为所述目标电压。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取当前时刻所述第二送端换流站的实际输出电压；
根据所述实际输出电压和预设限流策略，控制所述第二送端换流站将所述实际输出电压更新为限流电压，所述限流电压用于对所述第二送端换流站流入所述第一送端换流站的电流进行限流；其中，所述预设限流策略与所述第二送端换流站的实际输出电压、以及所述第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际输出电压和预设限流策略，控制所述第二送端换流站将所述实际输出电压更新为限流电压，包括：
根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、所述第二送端换流站的最大输出电压、所述第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及所述第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定所述第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，所述最小投入比例为所述第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，所述第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；
根据所述虚拟限流电感值、所述实际输出电压和所述等效电感值，确定所述第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；
根据所述目标投入比例和所述第二送端换流站的额定输出电压，确定所述限流电压，并控制所述第二送端换流站将所述实际输出电压更新为所述限流电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、所述第二送端换流站的最大输出电压、所述第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及所述第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定所述第二送端换流站的虚拟限流电感值，包括：
根据包含
的关系式，确定所述虚拟限流电感值；其中，kmin为所述预设的桥臂子模块的最小投入比例，UDC-max为所述第二送端换流站的最大输出电压，L0为所述第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，LDC为所述第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；
相应的，所述根据所述虚拟限流电感值、所述实际输出电压和所述等效电感值，确定所述第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例，包括：
根据包含
的关系式，确定所述第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为所述虚拟限流电感值，UDC为所述实际输出电压，Ls为所述等效电感值。
8.一种用于直流输电系统故障的电流阻断装置，其特征在于，应用于多端直流输电系统，所述多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于所述第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过所述直流输电线路连接于一个受端换流站；所述装置包括：
第一获取模块，用于在所述直流输电线路故障的情况下，获取所述直流输电线路上的故障电流；
确定模块，用于根据所述故障电流和预设的基准电流，确定所述第一送端换流站的目标电压；其中，所述目标电压为使得所述直流输电线路的故障电流为零的负压值；
第一控制模块，用于在控制所述第一送端换流站输出所述目标电压后，控制所述故障线路与所述第一送端换流站之间的开关断开，其中，在所述第一送端换流站输出所述目标电压的情况下，所述第二送端换流站的电流流入所述第一送端换流站。
9.一种多端直流输电系统，其特征在于，包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于所述第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过所述直流输电线路连接于一个受端换流站；所述送端换流站用于实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被送端换流站执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110900562.1A CN113612246B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110900562.1A CN113612246B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113612246A true CN113612246A (zh) | 2021-11-05 |
| CN113612246B CN113612246B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=78339606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110900562.1A Active CN113612246B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113612246B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114552625A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-05-27 | 华北电力大学（保定） | 一种mmc-mtdc系统直流短路故障的混合穿越方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015110185A1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Abb Technology Ltd | A multilevel converter with reduced ac fault handling rating |
| CN107846036A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-27 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 高压柔性直流输电系统及其主回路设备确定方法 |
| CN109842142A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-04 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | Lcc-mmc混合三端高压直流输电系统及其直流故障快速限流方法 |
-
2021
- 2021-08-06 CN CN202110900562.1A patent/CN113612246B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015110185A1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Abb Technology Ltd | A multilevel converter with reduced ac fault handling rating |
| CN107846036A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-27 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 高压柔性直流输电系统及其主回路设备确定方法 |
| CN109842142A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-04 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | Lcc-mmc混合三端高压直流输电系统及其直流故障快速限流方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 周猛等: "柔性直流电网直流线路故障主动限流控制", 《电网技术》, vol. 42, no. 7, pages 2062 * |
| 彭程等: "一种具备故障阻断能力的低导通损耗模块化多电平换流器", 《中国电机工程学报》, vol. 41, no. 3, pages 1093 - 5023 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114552625A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-05-27 | 华北电力大学（保定） | 一种mmc-mtdc系统直流短路故障的混合穿越方法 |
| CN114552625B (zh) * | 2022-04-26 | 2022-07-19 | 华北电力大学（保定） | 一种mmc-mtdc系统直流短路故障的混合穿越方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113612246B (zh) | 2024-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108418237B (zh) | 一种多端直流输电系统站间通讯故障下控制方法及装置 | |
| US8847430B2 (en) | Power flow control in a meshed HVDC power transmission network | |
| US10326355B2 (en) | Power conversion device | |
| CN107765112B (zh) | 一种换流阀过电流关断试验电路、方法及装置 | |
| US10615587B2 (en) | Bipolar DC power transmission scheme | |
| CN110492519B (zh) | 特高压混合多端直流系统的vsc交流故障穿越方法及装置 | |
| CN110350496B (zh) | 一种多端柔性直流电网故障限流方法及装置 | |
| CN106711943A (zh) | 一种分布式串联耦合潮流控制器的保护装置及方法 | |
| CN110247566B (zh) | 一种基于mmc不对称网络的直流侧故障的检测和阻断方法 | |
| CN110231545A (zh) | 一种交直流混联电网的孤岛检测法及参考电流极值求取法 | |
| Carminati et al. | Ground fault analysis of low voltage DC micro-grids with active front-end converter | |
| CN109245582A (zh) | 混合模块化多电平换流器的直流短路故障电流清除方法 | |
| CN105445621A (zh) | 一种柔性直流线路的故障检测装置及其充电方法、检测方法 | |
| CN113612246A (zh) | 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统 | |
| CN110233472B (zh) | 一种电压源换流器故障保护方法和保护装置 | |
| CN115102217B (zh) | 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法 | |
| WO2024057441A1 (ja) | 電力変換装置および洋上風力発電システム | |
| CN112671024B (zh) | 全桥晶闸管耗能子模块及辅助换相控制方法 | |
| CN115051335A (zh) | 一种抑制直流配电网故障电流的一次回路配置方法和系统 | |
| CN111355255B (zh) | 基于虚拟调制的闭锁故障后直流过电压抑制方法及系统 | |
| CN113612222B (zh) | 混合直流输电系统的故障穿越控制方法 | |
| CN108574286A (zh) | 混合型换流器mmc-plus的无功优化及故障穿越方法 | |
| CN113708351B (zh) | 用于直流故障穿越的换流器及控制方法 | |
| Gao et al. | DC Fault Transient Characteristics and Fault Ride-through Control Strategy Based on Hybrid MMC-HVDC | |
| CN116915040A (zh) | 一种混合模块化多电平换流器及主动限流控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |