柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法，属于直流输电系统继电保护领域，其步骤为：当故障发生之后，利用直流断路器切除故障线路，找出被孤立的处于有功功率控制模式的换流站；将该换流站控制系统的有功功率参考值变为原来额定值的α倍；待该换流站的电压恢复到直流系统额定值之后，将控制系统的有功功率参考值变为0；必要的绝缘恢复时间之后，重合闸该换流站出口的直流断路器；检测故障是否继续存在：若故障依然存在则报告系统检修，若故障已经被清除则将控制系统的有功功率参考值恢复到故障前的额定值；该方法可以为直流系统快速重合闸创造条件，抑制重合闸于故障清除状态时的冲击电流，有利于直流系统的稳定可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法
本专利技术涉及一种柔性直流系统换流站与直流断路器的重合闸协调控制方法，属于直流输电系统继电保护领域。
技术介绍
基于电压源型换流器的柔性直流输电系统在近几十年来发展迅速，建成柔性直流输电系统将有利于将分布在各地的风能、光能等清洁能源汇集，促进新能源的开发与利用。柔性直流电网的稳定可靠运行离不开保护系统，目前在建的张北柔直电网是全球最大的柔直电网，该柔直系统将会采用架空线作为输电线路，利用直流断路器开断直流故障。随着架空输电线的使用，大量的瞬时性故障将会出现。为了提高输电稳定性，会要求在断开故障之后进行重合闸。目前业界关于柔性直流电网的保护主要关注于故障的定位与故障的隔离。对故障线路切除之后的重合闸过程研究较少。在故障线路被切除之后，为了实现快速的重合闸，所有的换流站将不会闭锁。然而故障线路的切除会导致处于定有功功率控制模式的换流站被孤立出来，该换流站的电压将会失控，可能造成对换流站的损坏。
技术实现思路
为了防止直流系统换流站电压在重合闸之前失控，本专利技术公开了一种柔性直流系统换流站与直流断路器的重合闸协调控制方法。所述柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法。其包括以下步骤：A.当故障发生之后，立即利用直流断路器切除故障线路，所有换流站不闭锁。B.故障线路切除之后，找出被孤立的处于定有功功率控制模式的换流站。在两端系统中，一端控直流电压一端控有功功率，因此线路切除之后必然导致控有功功率的换流站被孤立；在辐射型的多端直流电网中，故障线路的切除也会导致控有功功率的换流站被孤立。C.将该换流站控制系统的有功功率参考值变为原来额定值的α倍，符号与原来额定值的符号相反。为了使得换流站电压迅速的恢复到额定值并防止电压的剧烈波动，满足技术要求的α值推荐为-0.1～-0.3；D.待该换流站的电压恢复到直流系统额定值之后，将控制系统的有功功率参考值变为0；E.在等待必要的绝缘恢复时间之后，重合闸被孤立的换流站出口处的直流断路器；F.检测故障是否继续存在：若故障依然存在则立即开断该直流断路器，判断故障为永久故障，报告系统检修；若故障已经被清除则立即重合闸故障线路另一端的直流断路器，并且将控制系统的有功功率参考值恢复到故障前的额定值，线路恢复正常运行。进一步的，在步骤F中判断故障是否依然存在可以利用以下判据：1.检测是否有电流流过被重合闸的直流断路器，若有电流就认为是永久性故障，没有就认为故障已经被清除；2.检测故障线路的电压是否在重合闸之后顺利的建立，若是没有建立电压就认为是永久性故障，否则就认为故障已经被清除；进一步的，在步骤E中必要的绝缘恢复时间是150-300ms。本专利技术达到的有益效果是：1.该方法可以有效的防止直流系统换流站电压在切除故障线路之后失控；2.该方法可以为直流系统快速重合闸创造条件；3.该方法可以抑制重合闸于故障清除状态时的冲击电流；4.该方法有利于直流系统的稳定可靠运行。附图说明图1是所述协调控制方法的操作流程图；图2是一个两端柔性直流系统拓扑结构图；图3是一个五端柔性直流系统拓扑结构图；图4是无协调控制方法时故障后的换流站电压；图5是采用协调控制方法时故障后的换流站电压；图6是无协调控制方法时的故障线路重合闸电流；图7是采用协调控制方法时的故障线路重合闸电流；具体实施方式为了防止直流系统换流站电压在重合闸之前失控，本专利技术公开了一种柔性直流系统换流站与直流断路器的重合闸协调控制方法。下面结合附图进行详细说明：本专利技术公开的协调控制方法主要目的是保证柔性直流系统故障之后的换流站电压不会失去控制，抑制抑制重合闸于瞬时故障时的冲击电流。图1是所述协调控制方法的操作流程图。在柔性直流电网中，直流输电线路故障之后直流断路器会立即切除故障线路，在某些情况下控制有功功率的换流站会被孤立出来。如图2所示的两端直流系统，换流站2一端控直流电压，换流站1一端控有功功率。在线路故障被切除之后换流站1就被孤立了。如图3所示的五端直流系统，换流站3和换流站4控制有功功率，而且与主网是辐射型连接的。在线路14或者线路23被切除之后，换流站4或者换流站3就会被从系统中孤立出来。由于被孤立的换流站是控制有功功率的，在被孤立之后该换流站的电压就会失去控制。图4所示为图2中两端系统输电线路1.0s发生故障并被切除之后的换流站电压变化情况，可见换流站1的电压在故障切除之后迅速上升至最大值。该最大值是为了防止换流站器件损坏而设置的最大电压最大极限值。在没有协调控制策略抑制换流站的过电压的情况下直接重合闸故障线路，即便重合闸于故障已经被清除的状态依旧会产生一个过电流。在控制有功功率的换流站被孤立之后，立即改变该换流站控制系统中有功功率的参考值，将其变为之前额定值的α倍。为了使得换流站电压迅速恢复并防止电压的剧烈波动，满足技术要求的α推荐为-0.1～-0.3。在该换流站电压恢复之后将控制系统的有功功率参考值恢复到额定值。在保护系统预置的重合闸时间到了之后，重合闸该换流站出口处的直流断路器，检测电压电流信号判断故障是否依然存在。若故障已经被清除，则重合闸线路另一端的直流断路器，直流系统恢复正常运行。若故障依然存在，则立即开断已经重合闸的直流断路器，判断故障为永久性故障，报告系统检修。其中判断故障是否依然存在可以利用以下判据：1.检测是否有电流流过被重合闸的直流断路器，若有电流就认为是永久性故障，没有就认为故障已经被清除；2.检测故障线路的电压是否在重合闸之后顺利的建立，若是没有建立电压就认为是永久性故障，否则就认为故障已经被清除；图5是采用所述协调控制方法之后，图2所示的两端系统换流站在1.0s发生瞬时性故障，在1.3s重合闸于故障清除状态之后的电压变化情况。从图中可以看到该协调控制方法有效的抑制了换流站1的过电压。可见采用协调控制方法能够有效的抑制重合闸前故障线路两端的换流站电压差，从而能够减少重合闸于正常之后的过电流。图6是无协调控制方法时候的故障线路重合闸电流，图7是采用协调控制方法之后的故障线路重合闸电流。对比可见，所述协调控制方法有效的抑制了重合闸于正常之后的过电流。以上实施例仅对本专利技术的方法进行解释、说明而非对其进行限制。凡是参照该实施例进行的修改和变更的行为，均在本申请的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.当故障发生之后，立即利用直流断路器切除故障线路，所有换流站不闭锁；B.找出被孤立的处于有功功率控制模式的换流站；C.将该换流站控制系统的有功功率参考值变为原来额定值的α倍，符号与原来额定值符号的相反；D.待该换流站的电压恢复到直流系统额定值之后，将控制系统的有功功率参考值变为0；E.在等待必要的绝缘恢复时间之后，重合闸该换流站出口的直流断路器；F.检测故障是否继续存在：若故障依然存在则立即开断该直流断路器，判断故障为永久故障，报告系统检修；若故障已经被清除则立即重合闸故障线路另一端的直流断路器，并且将控制系统的有功功率参考值恢复到故障前的额定值。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流系统换流站与直流断路器的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.当故障发生之后，立即利用直流断路器切除故障线路，所有换流站不闭锁；B.找出被孤立的处于有功功率控制模式的换流站；C.将该换流站控制系统的有功功率参考值变为原来额定值的α倍，符号与原来额定值符号的相反；D.待该换流站的电压恢复到直流系统额定值之后，将控制系统的有功功率参考值变为0；E.在等待必要的绝缘恢复时间之后，重合闸该换流站出口的直流断路器；F.检测故障是否继续存在：若故障依然存在则立即开断该直流断路器，判断故障为永久故障，报告系统检修；若故障已经被清除则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺亮，舒稷，刘天琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51