DC网络中的故障定位制造技术

本发明专利技术申请涉及用于在DC电力传输网络或电网（200）中进行帮助确定网络中故障位置的故障防护的方法和装置。该方法包括，在故障情况下，控制该网络的至少一个限流元件（201、202）以便将故障电流流动限制为低于第一电流电平，所述第一电流电平位于所述网络在正常工作时的期望电流工作范围内，即安全电平。限流元件（201）可以是适合的电压源变流器（101）或能够限流的DC断路器（202）。然后控制故障电流以维持非零电平的故障电流。然后由故障电流检测模块（203a‑d）确定该网络不同部分处的故障电流的特征。然后由故障电流模块（203a‑d）或控制系统（205）基于该网络不同部分处的故障电流的所确定的特征，确定故障的位置。该特征可以包括电流的方向或极性。在一些实施例中，这些限流元件可以对故障电流施加在网络上不同的AC调制，并且故障电流的特征可以包括此类调制的存在或缺失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于识别和/或定位用于传输电力的DC（直流电）电网或网络中的故障的方法和装置，具体来说涉及用于高压DC（HVDC）供电电网中的故障定位和隔离的方法和装置。
技术介绍
DC电力传输在多个不同应用中被采用。HVDC对于长距离电力传输和/或互连以不同频率工作的交流电（AC）网络尤其有用。由此第一站可以将电能通过DC传输线路，例如架空线路或海底或埋设的电缆传送到第二站。第一站可以通过从接收的AC输入供电进行转换来生成DC供电。第二站然后典型地提供从DC返回到AC的转换。第一站和第二站中每一个因此可以典型地包括用于从AC至DC或反之进行转换的电压源换流器（VSC）。在实际的DC电力传输网络中，将会有故障保护系统，其用于在导致实际低阻抗短路的DC侧故障事件中保护网络的组件。此类故障可能由于如绝缘击穿、导体意外桥接等的多种原因而发生，这可能潜在地导致高故障电流形成，这可能损坏HVDC变流器的组件和/或传输网络的其他组件。为了防止此类损坏，DC传输网络可以包括一个或多个DC断路器。用于HVDC传输的DC断路器已有开发，并且WO2013/127462或WO2013/127463是DC电力传输网络中能够采用的适合断路器的示例。在网络中此点处形成高故障电流的情况下，这些断路器能够快速工作将故障电流驱动为0，并断开电路，并且由此防止或至少限制对网络组件的损害。此外，VSC的一些设计能够处理故障，并且在故障形成的情况下，能够工作以阻隔故障并将注入相关传输线路的电流快速地驱动为0。例如，在故障情况中可以使用多电平模块化变流器（MMC）来消除故障电流，该多电平模块化变流器（MMC）具有基于全桥拓扑的模块。WO2011/012174是能够用于DC侧进行故障阻隔的适合MMC VSC的示例。最初，HVDC电力传输系统倾向于针对点到点传输来实现，即仅从第一站到第二站。然而，越来越多地，提出在网格网络或DC电网上实现HVDC电力传输，该网格网络或DC电网包括连接多于两个电压变流器的多个DC传输路径。此类DC网络在如从可再生源发电，如风电厂的应用中很有用，其中可以有多个源，该多个源可以在地理上相距遥远和/或支持现有AC传输能力，从而使得所说的智能电网能够处理能量交易要求和多个发电源。在具有多个VSC的DC网络中，在变流器之间具有多个连接路径，可以利用多个故障阻隔元件来实现一种故障保护系统，这些故障阻隔元件设成确保一个网络部分上的故障能够与网络其余部分隔离。例如，WO2012/123015描述在DC电网上可以如何将多个VSC连接到DC传输线路，这些DC传输线路可以一起连接在变电站中以及可以提供DC断路器以使一个传输线路上的故障能够快速地与网络的其余部分隔离。该文献还描述可以将DC电网划分成不同的区域以及可以使用限流器以在清除故障的同时限制在故障情况下多个区域之间的故障电流流动。HVDC断路器技术已显著地发展，并且当代DC断路器和/或具有故障阻隔能力的VSC能够非常快速地工作以可能地以约数毫秒计的时间标度上或更快地将故障电流驱动为0。这种快速操作在减少高故障电流导致的任何损坏的可能性上可以获益，但是这在DC网络的控制和保护系统能够定位网络中故障位置方面产生挑战性。
技术实现思路
本专利技术的实施例由此涉及允许确定DC网络中故障位置的方法和装置。由此，根据本专利技术，提供一种在DC电力传输网络中进行故障定位的方法，其包括：在故障情况下，控制该网络的至少一个限流元件以便将故障电流流动限制为低于第一电流电平，该第一电流电平位于网络在正常工作时的期望电流工作范围内；控制所述至少一个限流元件以将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平；确定网络的不同部分处的所述故障电流的特征；以及基于网络的不同部分处的所述故障电流的所确定的特征来确定故障的位置。因此，响应于故障，本专利技术的方法施加限流以将故障电流流动减少为低于第一电平，该第一电平位于网络在正常工作时的期望电流工作范围内。换言之，将故障电流减小到不可能导致损坏网络的安全电平。然而，并非尽可能快地将故障电流驱动到0的常规方法，而是将故障电流维持在此低电平一段时间。通过在故障情况中维持低但非零电流，可以利用故障状况期间网络中电流的特征来确定有关故障位置的信息。在一些实施例中，确定故障电流的特征可以包括确定网络不同部分处的故障电流的极性或方向。确定故障的位置可以包括确定其中电流极性或方向改变的网络部分。附加地或备选地，确定网络不同部分处的故障电流的特征可以包括确定网络不同部分处的差分电流。在一些实施例中，可以控制至少一个限流元件以对所述故障电流施加预定调制。换言之，故障电流可以不维持在恒定电平，但是可以施加预设的调制，如具有特征频率的AC调制。确定故障电流的特征然后可以包括监视所述预定调制的存在或缺失。位于不同网络部分处的多个限流元件可以各控制成对故障电流施加具有特征频率的预定调制，其中至少一些限流元件控制成施加具有彼此不同的特征频率的调制。确定故障电流的特征然后可以包括监视所述不同特征频率的存在或缺失。可以将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平处持续第一时间窗口，该第一时间窗口可以具有预定持续时间或可以在生成指示故障位置已确定的控制信号时结束。在该第一时间窗口结束时，该至少一个限流元件可以控制成将故障电流减小到0。在确定故障的位置之后，可以开启一个或多个断路器以将包含故障的网络部分从网络其余部分断开。在一些实施例中，至少一个限流元件包括电压源变流器的一部分。附加地或备选地，至少一个限流元件可以包括能以限流模式工作的DC断路器。本专利技术的多个实施例还涉及一种故障控制系统。由此，在本专利技术的的另一个方面中，提供一种用于DC电力传输网络的故障控制系统，其包括：位于网络中的至少一个限流元件，该或每个限流元件配置成，在故障情况下将故障电流流动限制于第一电流电平以下，该第一电流电平位于网络在正常工作时的期望电流工作范围内，并且将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平；位于网络不同部分处的多个故障电流检测模块，用于确定所述故障电流的特征；以及控制器，用于基于网络不同部分处的所述故障电流的所确定的特征来确定故障的位置。本专利技术此方面的故障控制系统可以以与上文结合本专利技术的第一方面论述全部相同的方式工作并且提供全部相同的优点。具体来说，该故障电流检测模块可以配置成确定故障电流的极性或方向，以及该控制器可以配置成通过确定其中电流的极性或方向改变的网络部分来确定故障的位置。在一些实施例中，该故障电流检测模块可以配置成确定网络不同部分处的差分电流。至少一个限流元件可以配置成对位于低于所述第一电流电平的电平处的所述非零电平的故障电流施加预订调制。该故障电流检测模块可以配置成监视所述预定调制的存在或缺失。该预定调制可以具有特征频率。在一些实施例中，位于不同网络部分处的多个限流元件可以配置成将具有特征频率的预定调制施加到该故障电流，其中至少一些限流元件配置成施加具有彼此不同特征频率的调制。在此情况中，这些故障电流检测模块可以配置成监视不同特征频率的存在或缺失。至少一个限流元件可以配置成将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平处持续第一时间窗口，该第一时间窗口可以具有预定持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在DC电力传输网络中进行故障定位的方法，其包括：在故障情况下，控制所述网络的至少一个限流元件以便将故障电流流动限制为低于第一电流电平，所述第一电流电平位于所述网络在正常工作时的期望电流工作范围内；控制所述至少一个限流元件以将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平；确定所述网络不同部分处的所述故障电流的特征；以及基于网络不同部分处的所述故障电流的所确定的特征来确定故障的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 EP 14155730.61.一种在DC电力传输网络中进行故障定位的方法，其包括：在故障情况下，控制所述网络的至少一个限流元件以便将故障电流流动限制为低于第一电流电平，所述第一电流电平位于所述网络在正常工作时的期望电流工作范围内；控制所述至少一个限流元件以将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平；确定所述网络不同部分处的所述故障电流的特征；以及基于网络不同部分处的所述故障电流的所确定的特征来确定故障的位置。2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述故障电流的所述特征包括确定所述网络不同部分处的故障电流的极性或方向。3.如权利要求2所述的方法，其中确定所述故障的位置包括确定其中电流的极性或方向改变的网络的部分。4.如前面任一权利要求所述的方法，其中确定网络不同部分处的所述故障电流的所述特征包括确定所述网络不同部分处的差分电流。5.如前面任一权利要求所述的方法，其中控制所述至少一个限流元件以将非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平的电平包括，控制所述限流元件以对所述故障电流施加预定调制。6.如权利要求5所述的方法，其中确定所述故障电流的所述特征包括监视所述预定调制的存在或缺失。7.如权利要求5或权利要求6所述的方法，其中该预定调制具有特征频率。8.如权利要求7所述的方法，其中所述方法包括，控制位于所述网络不同部分处的多个限流元件，以便对所述故障电流施加具有特征频率的预定调制，其中将至少一些限流元件控制成施加具有彼此不同的特征频率的调制。9.如权利要求8所述的方法，其中确定所述故障电流的所述特征包括监视所述不同特征频率的存在或缺失。10.如前面任一权利要求所述的方法，其中持续第一时间窗口将所述非零电平的故障电流维持在低于所述第一电流电平...

【专利技术属性】
技术研发人员：C戴维森，DR特赖纳，C巴克，O巴格利布特，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH