CN113659603B - 混合直流换流器故障闭锁控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种混合直流换流器故障闭锁控制方法和控制装置。所述混合直流换流器包括串联连接的电流源型阀组和电压源型阀组，所述电流源型阀组包括电网换相换流器，所述电压源型阀组包括电压源换流器，当直流线路发生接地故障需要退出所述电网换相换流器时，所述方法包括：控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器，如果重启成功，闭合所述电流源型阀组的旁通开关，闭锁所述电网换相换流器，隔离所述电网换相换流器，如果重启失败，闭锁所述电压源换流器，发出跳所述电压源换流器的进线开关命令，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

Description

混合直流换流器故障闭锁控制方法和控制装置

技术领域

本申请涉及混合直流输电技术领域，具体涉及混合直流换流器故障闭锁控制方法和控制装置。

背景技术

基于晶闸管的电流源型高压直流输电优点为换流器损耗小，发生直流线路故障时可通过移相来重启直流系统。缺点是逆变侧换流器工作在有源逆变，不能接入无源系统。逆变侧接入弱交流系统出现扰动后容易发生换相失败。无功消耗大，电压、电流谐波含量高，需要安装滤波装置提供无功功率和滤波。基于电压源换流器的直流输电优点为可控性高，可接入无源系统，不需要无功补偿装置。缺点为换流器开关损耗大，采用半桥结构的模块化多电平换流器不能控制直流侧故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。

ABB公司对于直流侧故障，采用增加直流线路的直流断路器来解决直流侧故障，但是直流断路器成本高、可靠性还有待验证。西门子公司对于直流侧故障，采用全桥电路结构的模块化多电平换流器来解决，但是全桥电路结构的换流器损耗大。阿尔斯通公司对于直流侧故障，采用全桥电路并且桥臂串联电力电子开关器件的方式来解决，但是可靠性还有待验证。浙江大学对于直流侧故障，采用在主回路串联二极管来解决，但是二极管不参与功率变换，自身会产生损耗。

南瑞继保公司对于直流侧故障，提出一种带旁通支路的电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器，电压源换流器只需采用半桥电路结构的模块化多电平换流器，电网换相换流器能自然阻断直流侧故障电流，旁通支路又能可靠保护电压源换流器，运行方式也更加灵活。混合直流换流器所在的直流输电系统发生直流线路接地故障需要退出所述电网换相换流器时或所述电流源型阀组发生接地故障需要退出所述电网换相换流器时，传统的闭锁策略可能存在电压源型阀组对故障点放电，造成故障扩大风险。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种混合直流换流器故障闭锁控制方法，所述混合直流换流器包括串联连接的电流源型阀组和电压源型阀组，所述电流源型阀组包括电网换相换流器，所述电压源型阀组包括电压源换流器，所述控制方法用于直流线路发生接地故障需要退出所述电网换相换流器或所述电流源型阀组发生接地故障需要退出所述电网换相换流器的情形，所述方法包括：

若直流线路发生接地故障，控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器；

若电流源型阀组发生接地故障，发跳所述电网换相换流器的进线开关命令，控制所述电网换相换流器投入旁通对，闭锁电压源换流器，发跳电压源换流器的进线开关命令。

根据一些实施例，其中，当重启成功时，闭合所述电流源型阀组的旁通开关，闭锁所述电网换相换流器，隔离所述电网换相换流器；或者控制所述对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器继续运行。

根据一些实施例，其中，控制所述对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器继续运行时，控制所述电网换相换流器的各个桥臂的旁通对轮流导通。根据一些实施例，其中，当重启失败时，闭锁所述电压源换流器，发跳所述电压源换流器的进线开关命令，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

根据一些实施例，其中，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

根据一些实施例，其中，所述电流源型阀组的阴极与所述电压源型阀组的正极连接，或者所述电流源型阀组的阳极与所述电压源型阀组的负极连接。

根据一些实施例，其中，所述电流源型阀组采用如下任一形式：

电网换相换流器；

相互并联的电网换相换流器和旁通开关；

包括电网换相换流器、旁通开关、旁通刀闸和两个隔离刀闸，其中，电网换相换流器与旁通开关并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸的一端，旁通刀闸的两端分别连接两个隔离刀闸的另一端。

根据一些实施例，其中，所述电网换相换流器采用六脉动桥式电路、十二脉动桥式电路或由多个六脉动桥式电路串联组成的电路，其由不可关断的半控型功率半导体构成。

根据一些实施例，其中，所述不可关断的半控型功率半导体为晶闸管。

根据一些实施例，其中，所述电压源型阀组采用如下任一形式：

I型：单个电压源换流器或两个及以上电压源换流器并联；

II型：单个电压源换流器或两个及以上电压源换流器并联、旁通开关，其中，电压源换流器与旁通开关并联连接；

III型：包括单个电压源换流器或并联的两个及以上电压源换流器、旁通开关、旁通刀闸和两个隔离刀闸，其中，电压源换流器与旁通开关并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸的一端，旁通刀闸的两端分别连接两个隔离刀闸的另一端。

根据一些实施例，其中，对于I型、II型、III型，所述电压源型阀组还包括限流电抗器，所述限流电抗器与所述电压源换流器串联，或者对于II型、III型，所述电压源型阀组还包括限流电抗器、与所述限流电抗器串联的旁通开关。

根据一些实施例，其中，所述电压源换流器采用两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL或堆叠式两电平换流器CTL；其中，所述模块化多电平换流器MMC为半桥子模块组成的模块化多电平换流器，或者全桥子模块组成的模块化多电平换流器，或者半桥子模块和全桥子模块混合组成的模块化多电平换流器。

根据一些实施例，其中，所述模块化多电平换流器MMC的半桥子模块或全桥子模块带有旁路开关或晶闸管，所述旁路开关或晶闸管并联在半桥子模块或全桥子模块两端，用于旁通半桥子模块或全桥子模块。

根据一些实施例，其中，所述模块化多电平换流器MMC的半桥子模块还带有保护晶闸管，所述保护晶闸管并联在半桥子模块两端，保护与其并联的可关断的全控型功率半导体的反向二极管。

根据一些实施例，其中，所述电压源换流器由可关断的全控型功率半导体构成，所述可关断的全控型功率半导体采用绝缘栅双极型晶体管 IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT、可关断晶闸管GTO、电力场效应管Power MOSFET、电子注入增强栅晶体IEGT、门极换流晶闸管GCT 或碳化硅增强型结型场效应晶体管SiC-JFET。

根据一些实施例，其中，所述直流线路发生接地故障，通过线路突变量或行波保护动作来判断。

根据一些实施例，其中，所述电流源型阀组发生接地故障，通过换流器差动保护动作来判断。

根据一些实施例，其中，如果所述混合直流换流器包括有防止电压源换流器流过反向电流的二极管阀组，所述如果重启成功，在闭合所述电流源型阀组的旁通开关前，投入防止电压源换流器流过反向电流的二极管阀组。

根据一些实施例，其中，所述隔离所述电网换相换流器为闭合电流源型阀组的旁通刀闸，断开两个隔离刀闸。

根据本申请的另一方面，提供一种混合直流换流器故障闭锁控制装置，用于根据混合直流换流器故障闭锁控制方法对所述混合直流换流器进行控制，所述装置包括：

检测单元，检测所述混合直流换流器的极母线电压、极母线电流、极中性母线电压、极中性母线电流，检测所述电流源型阀组的高压母线电流和低压母线电流；

控制单元，当检测到直流线路的线路突变量保护动作或行波保护动作时，原压重启不成功后，控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器；当检测到电流源型阀组的换流器差动保护动作时，发出跳所述电网换相换流器的进线开关命令，控制所述电网换相换流器投入旁通对，闭锁所述电压源换流器，发出跳所述电压源换流器的进线开关命令。

根据一些实施例，当重启成功时，闭合所述电流源型阀组的旁通开关，闭锁所述电网换相换流器，隔离所述电网换相换流器，当重启失败时，闭锁所述电压源换流器，发出跳所述电压源换流器的进线开关命令，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

根据一些实施例，其中，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A是本申请实施例提供的一种混合直流换流器中电流源型阀组单元和电压源型阀组单元相连接的拓扑结构图之一；

图1B是本申请实施例提供的一种混合直流换流器中电流源型阀组单元和电压源型阀组单元相连接的拓扑结构图之二；

图2是整流侧采用电流源型阀组单元和逆变侧由两种混合直流换流器组成的高压直流输电装置；

图3是本申请实施例提供的一种直流线路故障时的混合直流换流器故障闭锁控制方法流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种电流源型阀组故障时的混合直流换流器故障闭锁控制方法流程示意图；

图5是另一种整流侧采用电流源型阀组单元和逆变侧由两种的混合直流换流器组成的高压直流输电装置；

图6是本申请实施例提供的一种混合直流换流器故障闭锁控制装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

图1A至图1B是本申请实施例提供的一种混合直流换流器中电流源型阀组和电压源型阀组串联连接的两种拓扑结构：混合直流换流器拓扑结构一和混合直流换流器拓扑结构二。

图1A为混合直流换流器拓扑结构一，电流源型阀组的阴极X1和电压源型阀组的正极X3相连。混合直流换流器包括串联连接的电流源型阀组和电压源型阀组。电流源型阀组包括电网换相换流器1，旁通开关 3、旁通刀闸4和两个隔离刀闸5和6，其中，电网换相换流器1与旁通开关3并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸5和6的一端，旁通刀闸4的两端分别连接两个隔离刀闸5和6的另一端。电压源型阀组包括电压源换流器2、旁通开关7、旁通刀闸8、两个隔离刀闸9和10、限流电抗器11，其中，电压源换流器与旁通开关7并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸9和10的一端，旁通刀闸8的两端分别连接两个隔离刀闸9和10的另一端。

电网换相换流器1包括六脉动桥式电路、十二脉动桥式电路的至少一种，脉动桥式电路包括不可关断的半控型功率半导体器件，一般采用晶闸管。

电压源换流器2包括两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，所述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。

如果电流源型阀组的阳极X2连接极母线，电压源型阀组的负极X4 连接极中性母线；隔离刀闸5用于连接电网换相换流器1与电压源型阀组；隔离刀闸6用于连接电网换相换流器1与极母线；隔离刀闸9用于连接电压源换流器2与电流源型阀组；隔离刀闸10用于连接电压源换流器2与极中性母线。如果电流源型阀组的阳极X2连接极中性母线，电压源型阀组的负极X4连接极母线；隔离刀闸5用于连接电网换相换流器1与电压源型阀组；隔离刀闸6用于连接电网换相换流器1与极中性母线；隔离刀闸9用于连接电压源换流器2与电流源型阀组；隔离刀闸10用于连接电压源换流器2与极母线。

图1B为混合直流换流器拓扑结构二，电流源型阀组的阳极X2和电压源型阀组的负极X4相连。混合直流换流器包括串联连接的电流源型阀组和电压源型阀组。电流源型阀组包括电网换相换流器21，旁通开关23、旁通刀闸24和两个隔离刀闸25和26，其中，电网换相换流器 21与旁通开关23并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸 25和26的一端，旁通刀闸24的两端分别连接两个隔离刀闸25和26 的另一端。电压源型阀组包括电压源换流器22、旁通开关27、旁通刀闸28、两个隔离刀闸29和30、限流电抗器31，其中，电压源换流器与旁通开关27并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸29 和30的一端，旁通刀闸28的两端分别连接两个隔离刀闸29和30的另一端。

电网换相换流器21包括六脉动桥式电路、十二脉动桥式电路的至少一种，脉动桥式电路包括不可关断的半控型功率半导体器件，一般采用晶闸管。

电压源换流器22包括两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL、堆叠式两电平换流器CTL的至少一种，所述换流器包括可关断的全控型功率半导体器件。

如果电流源型阀组的阴极X1连接极母线，电压源型阀组的正极X3 连接极中性母线；隔离刀闸25用于连接电网换相换流器21与电压源型阀组；隔离刀闸26用于连接电网换相换流器21与极母线；隔离刀闸 29用于连接电压源换流器22与电流源型阀组；隔离刀闸30用于连接电压源换流器22与极中性母线。如果电流源型阀组的阴极X1连接极中性母线，电压源型阀组的正极X3连接极母线；隔离刀闸25用于连接电网换相换流器1与电压源型阀组；隔离刀闸26用于连接电网换相换流器21与极中性母线；隔离刀闸29用于连接电压源换流器22与电流源型阀组；隔离刀闸30用于连接电压源换流器22与极母线。

图2是整流侧采用电流源型阀组单元和逆变侧由图1两种混合直流换流器组成的高压直流输电装置的一个实施例。

高压直流输电装置由整流站90、逆变站80、极I直流线路100和极II直流线路101组成。

高压直流输电装置的整流站90主回路由极I40、极II60、换流变压器54、换流变压器55、换流变压器74、换流变压器75、进线开关56、进线开关57、进线开关76、进线开关77、交流系统91、交流滤波器隔离开关97、交流滤波器98和接地极线路94组成；极I40由两个电流源型阀组串联的拓扑结构、平波电抗器52和直流滤波器53组成，位于高端的电流源型阀组由电网换相换流器41、旁通开关43、旁通刀闸44、隔离刀闸45、隔离刀闸46组成，位于低端的电流源型阀组由电网换相换流器42、旁通开关47、旁通刀闸48、隔离刀闸49、隔离刀闸50组成；极II60由两个电流源型阀组串联的拓扑结构、平波电抗器72和直流滤波器73组成，位于高端的电流源型阀组由电网换相换流器61、旁通开关63、旁通刀闸64、隔离刀闸65、隔离刀闸66组成，位于低端的电流源型阀组由电网换相换流器62、旁通开关67、旁通刀闸68、隔离刀闸69、隔离刀闸70组成。要指出的是，交流系统是三相的，然而在图3中为清楚起见仅示出一相。

高压直流输电装置的逆变站80由拓扑结构图1A中的拓扑结构和图1B中的拓扑结构分别组成其极I87的换流器和极II88的换流器。逆变站80主回路由极I87、极II88、换流变压器14、换流变压器15、换流变压器34、换流变压器35、进线开关16、进线开关17、进线开关36、进线开关37、交流系统81和接地极线路84组成；极I87由电流源型阀组和电压源型阀组串联的拓扑结构、平波电抗器12和直流滤波器 13组成，电流源型阀组与直流滤波器13并联，位于高端的电流源型阀组由电网换相换流器1、旁通开关3、旁通刀闸4、隔离刀闸5、隔离刀闸6组成，位于低端的电压源型阀组由电压源换流器2、旁通开关7、旁通刀闸8、隔离刀闸9、隔离刀闸10和限流电抗器11组成；极II88 由电流源型阀组和电压源型阀组串联的拓扑结构、平波电抗器32和直流滤波器33组成，电流源型阀组与直流滤波器33并联，位于高端的电流源型阀组由电网换相换流器21、旁通开关23、旁通刀闸24、隔离刀闸25、隔离刀闸26组成，位于低端的电压源型阀组由电压源换流器22、旁通开关27、旁通刀闸28、隔离刀闸29、隔离刀闸30和限流电抗器 31组成。

正常工况下，双极全阀组运行时，所有的进线开关处于合位，站一 90极I40的旁通刀闸44、旁通刀闸48、旁通开关43和旁通开关47处于分位，隔离开关45、隔离开关49、隔离开关50、隔离开关46处于合位；站一90极II60的旁通刀闸64、旁通刀闸68、旁通开关63和旁通开关67处于分位，隔离开关65、隔离开关69、隔离开关70、隔离开关66处于合位；站二80极I87的旁通刀闸4、旁通刀闸8、旁通开关3和旁通开关7处于分位，隔离开关5、隔离开关9、隔离开关10、隔离开关6处于合位；站二80极II88的旁通刀闸24、旁通刀闸28、旁通开关23和旁通开关27处于分位，隔离开关25、隔离开关29、隔离开关30、隔离开关26处于合位。

功率正送时，站一90的电网换相换流器将交流系统91的交流电转换为直流电，通过直流线路100和101，将直流功率送完站二80，站二 80的电网换相换流器和电压源换流器将直流电转换为交流电，输出给交流系统81，实现高压直流输电功能。

整流站90采集的模拟量信号为：极I的极母线92的极母线电压 UDL、极母线92的极母线电流IDL、极中性母线93的极中性母线电压 UDN和极中性母线93的极中性母线电流IDNC；极II的极母线96的极母线电压UDL、极母线96的极母线电流IDL、极中性母线95的极中性母线电压UDN和极中性母线95的极中性母线电流IDNC。逆变站80采集的模拟量信号为：极I的极母线82的极母线电压UDL、极母线82的极母线电流IDL、极中性母线83的极中性母线电压UDN和极中性母线 83的极中性母线电流IDNC，电网换相换流器直流侧的高压母线18的高压母线电流IDC1P和低压母线19的低压母线电流IDC1N；极II的极母线86的极母线电压UDL、极母线86的极母线电流IDL、极中性母线 85的极中性母线电压UDN和极中性母线85的极中性母线电流IDNC，电网换相换流器直流侧的高压母线38的高压母线电流IDC1P和低压母线39的低压母线电流IDC1N。

图3示出了本发明的直流线路发生接地故障的混合直流换流器故障闭锁控制方法。

直流线路发生接地故障通过线路突变量或/和行波保护动作来判断。线路突变量保护动作判据如下。

dUDL/dt<dUDL_set，

|UDL|<UDL_set。

其中，dUDL/dt为单位时间的直流电压突变量，dUDL_set为直流电压突变量定值，UDL为极母线电压，UDL_set为直流电压定值。

极I全阀组运行时，当直流线路91发生接地故障，原压重启不成功后，采用退出电网换相换流器1的降压重启时，混合直流换流器故障闭锁控制方法包括以下流程。

在S110中，控制电网换相换流器1投入旁通对。

具体而言，控制电网换相换流器1投入旁通对，旁通对为换流桥中连接同一相交流端子的两个换流臂所形成的旁通通路。

可选地，控制站一90极I40的电网换相换流器41退出运行。

在S120中，重启对站相应极的换流器和混合直流换流器的电压源换流器。

具体而言，重启站一90极I40的电网换相换流器42，站二80极 I87的电压源换流器2配合重启，使直流输电系统极I建立电压和电流。

当重启成功时，执行步骤S130。

在S130中，闭合电流源型阀组的旁通开关。

具体而言，闭合电流源型阀组的旁通开关3。

在S140中，闭锁电网换相换流器。

具体而言，闭锁电网换相换流器1，即停发换流器的触发脉冲。

在S150中，隔离电网换相换流器。

具体而言，闭合电流源型阀组的旁通刀闸4，断开隔离刀闸5和隔离刀闸6。

或者，当重启成功时，不执行步骤S130～S150，而是控制对站相应极的换流器和混合直流换流器的电压源换流器继续运行。具体地，控制电网换相换流器的各个桥臂的旁通对轮流导通。

当重启失败时，执行步骤S160。

在S160中，闭锁电压源换流器。

具体而言，闭锁电压源换流器2，即停发换流器的触发脉冲。

在S170中，发出跳电压源换流器的进线开关命令。

具体而言，发出跳电压源换流器2的进线开关17命令。

在S180中，电压源换流器的进线开关跳开后闭合电流源型阀组的旁通开关。

具体而言，电压源换流器2的进线开关17跳开后闭合电流源型阀组的旁通开关3。

图4示出了本发明的电流源型阀组发生接地故障的混合直流换流器故障闭锁控制方法。

电流源型阀组发生接地故障通过电流源型阀组的换流器差动保护动作来判断，换流器差动保护动作判据公式如下。

IDiff_v＝|IDC1P–IDC1N|，

IRes_v＝|IDC1P+IDC1N|/2，

IDiff_v>max(Iv_set,kv_set×IRes_v)。

其中，IDC1P为电网换相换流器直流侧的高压母线电流，IDC1N 为电网换相换流器直流侧的低压母线电流，IDiff_v为电网换相换流器直流侧的高压母线电流和低压母线电流的差的绝对值，IRes_v为电网换相换流器直流侧的高压母线电流和低压母线电流的平均值的绝对值， Iv_set为起动电流定值，取值依据为大于测量误差，取值范围为0.002 倍额定高压母线电流或低压母线电流，kv_set为比率系数，取值为 0.03～0.5。

极I全阀组运行时，当电流源型阀组发生接地故障需要退出电网换相换流器1时，混合直流换流器故障闭锁控制方法包括以下流程。

如果是所述电流源型阀组发生接地故障，跳开所述电网换相换流器的进线开关，控制所述电网换相换流器投入旁通对，闭锁电压源换流器，跳开电压源换流器的进线开关，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

在S210中，发出跳电网换相换流器的进线开关命令。

具体而言，发出跳电网换相换流器1的进线开关16命令。

在S220中，控制电网换相换流器投入旁通对。

具体而言，控制电网换相换流器1投入旁通对，旁通对为换流桥中连接同一相交流端子的两个换流臂所形成的旁通通路。

在S230中，闭锁电压源换流器。

具体而言，闭锁电压源换流器2，即停发换流器的触发脉冲。

在S240中，发出跳电压源换流器的进线开关命令。

具体而言，发出跳电压源换流器2的进线开关17命令。

在S240后，电压源换流器的进线开关跳开后还可闭合电流源型阀组的旁通开关。

具体而言，电压源换流器2的进线开关17跳开后闭合电流源型阀组的旁通开关3。

图5是又一种整流侧采用电流源型阀组单元和逆变侧由图1两种混合直流换流器组成的高压直流输电装置的一个实施例，逆变侧极I87在电压源换流器直流侧的高压母线111和极母线之间跨接隔离刀闸112和二极管阀组113，二极管阀组113的阴极与电压源换流器2的正极为公共连接端；逆变侧极II88在电压源换流器直流侧的高压母线121和极母线之间跨接隔离刀闸122和二极管阀组123，二极管阀组123的阳极与电压源换流器22的负极为公共连接端。

极I全阀组运行时，隔离刀闸112处于分位。当直流线路91发生接地故障需要退出电网换相换流器1时，图3的混合直流换流器故障闭锁控制方法中在S120和S130之间执行以下流程：

投入防止电压源换流器流过反向电流的二极管阀组。

具体而言，如果极母线82的极母线电压UDL和电压源换流器直流侧的高压母线电压UDM相等或小于隔离刀闸112的允许合闸电压，合隔离刀闸112，分隔离刀闸6。

图6是本申请的一种混合直流换流器换流器故障闭锁控制装置 130，用于实现混合直流换流器故障闭锁。包括检测单元131、控制单元132。

检测单元131，检测所述混合直流换流器的极母线电压UDL、极母线电流IDL、极中性母线电压UDN、极中性母线电流IDNC，检测所述电网换相换流器直流侧的高压母线电流IDC1P和低压母线电流IDC1N；

控制单元132，当检测到直流线路的线路突变量保护动作或行波保护动作时，原压重启不成功后，控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和混合直流换流器的电压源换流器，如果重启成功，闭合电流源型阀组的旁通开关，闭锁电网换相换流器，隔离电网换相换流器，如果重启失败，闭锁电压源换流器，发出跳电压源换流器的进线开关命令，电压源换流器的进线开关跳开后闭合电流源型阀组的旁通开关；当检测到电流源型阀组的换流器差动保护动作时，发出跳电网换相换流器的进线开关命令，控制电网换相换流器投入旁通对，闭锁电压源换流器，发出跳电压源换流器的进线开关命令，电压源换流器的进线开关跳开后闭合电流源型阀组的旁通开关。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (22)

1.一种混合直流换流器故障闭锁控制方法，所述混合直流换流器包括串联连接的电流源型阀组和电压源型阀组，所述电流源型阀组包括电网换相换流器，所述电压源型阀组包括电压源换流器，所述控制方法用于直流线路发生接地故障需要退出所述电网换相换流器或所述电流源型阀组发生接地故障需要退出所述电网换相换流器的情形，所述方法包括：

若直流线路发生接地故障，控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器；

若电流源型阀组发生接地故障，发跳所述电网换相换流器的进线开关命令，控制所述电网换相换流器投入旁通对，闭锁电压源换流器，发跳电压源换流器的进线开关命令。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当重启成功时，

闭合所述电流源型阀组的旁通开关，闭锁所述电网换相换流器，隔离所述电网换相换流器；

或者控制所述对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器继续运行。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

控制所述对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器继续运行时，控制所述电网换相换流器的各个桥臂的旁通对轮流导通。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当重启失败时，闭锁所述电压源换流器，发跳所述电压源换流器的进线开关命令，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流源型阀组的阴极与所述电压源型阀组的正极连接，或者所述电流源型阀组的阳极与所述电压源型阀组的负极连接。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流源型阀组采用如下任一形式：

电网换相换流器；

相互并联的电网换相换流器和旁通开关；

包括电网换相换流器、旁通开关、旁通刀闸和两个隔离刀闸，其中，电网换相换流器与旁通开关并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸的一端，旁通刀闸的两端分别连接两个隔离刀闸的另一端。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电网换相换流器采用六脉动桥式电路、十二脉动桥式电路或由多个六脉动桥式电路串联组成的电路，其由不可关断的半控型功率半导体构成。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述不可关断的半控型功率半导体为晶闸管。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压源型阀组采用如下任一形式：

I型：单个电压源换流器或两个及以上电压源换流器并联；

II型：单个电压源换流器或两个及以上电压源换流器并联、旁通开关，其中，电压源换流器与旁通开关并联连接；

III型：包括单个电压源换流器或并联的两个及以上电压源换流器、旁通开关、旁通刀闸和两个隔离刀闸，其中，电压源换流器与旁通开关并联连接，并联连接后的两端分别连接两个隔离刀闸的一端，旁通刀闸的两端分别连接两个隔离刀闸的另一端。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，对于I型、II型、III型，所述电压源型阀组还包括限流电抗器，所述限流电抗器与所述电压源换流器串联，或者对于II型、III型，所述电压源型阀组还包括限流电抗器、与所述限流电抗器串联的旁通开关。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压源换流器采用两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL或堆叠式两电平换流器CTL；其中，所述模块化多电平换流器MMC为半桥子模块组成的模块化多电平换流器，或者全桥子模块组成的模块化多电平换流器，或者半桥子模块和全桥子模块混合组成的模块化多电平换流器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述模块化多电平换流器MMC的半桥子模块或全桥子模块带有旁路开关或晶闸管，所述旁路开关或晶闸管并联在半桥子模块或全桥子模块两端，用于旁通半桥子模块或全桥子模块。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述模块化多电平换流器MMC的半桥子模块还带有保护晶闸管，所述保护晶闸管并联在半桥子模块两端，保护与其并联的可关断的全控型功率半导体的反向二极管。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压源换流器由可关断的全控型功率半导体构成，所述可关断的全控型功率半导体采用绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT、可关断晶闸管GTO、电力场效应管Power MOSFET、电子注入增强栅晶体IEGT、门极换流晶闸管GCT或碳化硅增强型结型场效应晶体管SiC-JFET。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直流线路发生接地故障，通过线路突变量或行波保护动作来判断。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流源型阀组发生接地故障，通过换流器差动保护动作来判断。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述混合直流换流器包括有防止电压源换流器流过反向电流的二极管阀组，所述如果重启成功，在闭合所述电流源型阀组的旁通开关前，投入防止电压源换流器流过反向电流的二极管阀组。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隔离所述电网换相换流器为闭合电流源型阀组的旁通刀闸，断开两个隔离刀闸。

20.一种混合直流换流器故障闭锁控制装置，用于根据权利要求1至19之任一项所述的混合直流换流器故障闭锁控制方法对所述混合直流换流器进行控制，所述装置包括：

检测单元，检测所述混合直流换流器的极母线电压、极母线电流、极中性母线电压、极中性母线电流，检测所述电流源型阀组的高压母线电流和低压母线电流；

控制单元，当检测到直流线路的线路突变量保护动作或行波保护动作时，原压重启不成功后，控制所述电网换相换流器投入旁通对，重启对站相应极的换流器和所述混合直流换流器的电压源换流器；当检测到电流源型阀组的换流器差动保护动作时，发出跳所述电网换相换流器的进线开关命令，控制所述电网换相换流器投入旁通对，闭锁所述电压源换流器，发出跳所述电压源换流器的进线开关命令。

21.根据权利要求20所述的装置，当重启成功时，闭合所述电流源型阀组的旁通开关，闭锁所述电网换相换流器，隔离所述电网换相换流器，当重启失败时，闭锁所述电压源换流器，发出跳所述电压源换流器的进线开关命令，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。

22.根据权利要求20所述的装置，其中，所述电压源换流器的进线开关跳开后闭合所述电流源型阀组的旁通开关。