分相阻尼MMC与交流断路器配合的直流断流装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和方法，属于柔性直流输电技术领域。本发明专利技术提供了以一种基于分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和策略。线路上传感器检测到故障发生后，换流站启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂不对称投入自身阻尼模块。控制策略启动后，在直流母线上叠加一个交流分量，待交流断路器检测到过零点，交流断路器开始断开，待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。本发明专利技术能够有效的切断直流线路故障，以及故障后的快速回复。相比于直流断路器方案，交流断路器的使用能够大大降低断流成本，本发明专利技术还能有效的适用于直流电网场景。

Direct Current Breaking Device and Method with Phase-Separated Damping MMC and AC Circuit Breaker

The invention relates to a DC breaker and a method for matching a phase-separated damped input MMC topology with an AC circuit breaker, belonging to the technical field of flexible direct current transmission. The invention provides a DC current breaking device and strategy based on phase-splitting damping input MMC topology and AC circuit breaker. After the sensor on the line detects the fault, the converter station starts the fault control scheme. The three-phase bridge arm sub-modules all adopt bypass strategy, and each bridge arm is asymmetrically put into its own damping module. After the start of the control strategy, an AC component is added to the DC bus. When the zero-crossing point is detected by the AC circuit breaker, the AC circuit breaker starts to disconnect. When the AC circuit breaker is completely disconnected, the disconnector is opened. The invention can effectively cut off the fault of DC line and quickly recover after the fault. Compared with the DC circuit breaker scheme, the use of AC circuit breaker can greatly reduce the cost of current breaking, and the invention can also be effectively applied to the DC power grid scenario.

【技术实现步骤摘要】
分相阻尼MMC与交流断路器配合的直流断流装置和方法
本专利技术涉及一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和方法，属于柔性直流输电领域。
技术介绍
柔性多端直流输电系统和直流电网技术将可再生能源与传统能源广域互联，可以充分实现多种能源形式、大空间跨度、多时间尺度、多用户类型之间的互补，是未来电网的重要发展方向。多端直流输电系统和直流电网技术有诸多优点。主要由电力电子设备组成的柔性直流电网相比传统交流系统，是一个“低惯量”的系统，其响应时间常数比交流电网至少小2个数量等级。在直流电网发生严重的直流短路故障后，换流器内的子模块电容将快速放电，导致直流电流迅速上升。如果不对故障线路进行隔离，会造成电力电子器件损毁，导致直流电网系统停运，危害系统运行的稳定性。直流电网保护系统需要具备极高的响应速度。目前在发生直流故障后，直流电网隔离故障线路的主要方法是在直流线路两端安装高压直流断路器(DCcircuitbreaker，DCCB)。通过合理的故障检测方法，跳开故障线路两侧的直流断路器就可以快速有效地隔离故障线路。但多端直流输电系统和直流电网故障影响严重，适于多端直流输电系统和直流电网工程应用的高压直流断路器研制困难且造价昂贵。因此，多端直流输电系统和直流电网的直流故障切断是亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和方法。本专利技术的目的在于解决适于多端直流输电系统和直流电网工程应用的直流故障线路切断问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，包括：线路i上的传感器实时监测所在线路i的电压Vdci和电流值Idci，并向所在线路继电器i实时传输数据Vdci和Idci。当换流站正常运行时，继电器向时序控制器输出正常运行信号：Tfi=0；故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障并识别故障类型，故障线路i继电器向时序控制器输出故障控制启动信号Tfi=1。当时序控制器收到信号为：Tfi=0时，换流站正常工作。当时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站正常工作启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断。故障恢复过程为：线路断开后，清除故障点。闭合断路器并进行换流站启动。本专利技术能够有效的切断直流线路故障，以及实现故障后的快速回复。另一方面，本专利技术提供一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置，包括：MMC换流站：所提MMC换流站为分相阻尼投入式MMC拓扑，其中包括：正常半桥MMC换流站、阻尼投入模块。正常运行时MMC换流站承担整流、逆变功能。故障发生后，时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站正常工作启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断。交流断路器：所提交流断路器为常规交流断路器，当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断。传感器、继电器：能够检测所在线路的电压电流，并输出本单元的信号时序控制器：本方案的核心控制器，根据线路传感器传来的信号和交流断路器的传来的信号，设定换流器的故障控制方式。当时序控制器收到信号为：Tfi=0时，换流站正常工作。当时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站正常工作启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断。附图说明图1为本专利技术实施例中分相阻尼投入式MMC拓扑图2为本专利技术实施例中逻辑控制框图图3为本专利技术实施例中子模块旁路示意图图4为本专利技术实施例中直流断流过程流程图图5为本专利技术实施例中检测到直流侧故障后，控制策略投入后故障线路电流波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和方法，分相阻尼投入式MMC拓扑如图1所示：所提MMC换流站为分相阻尼投入式MMC拓扑，在正常半桥MMC换流站的三相六桥臂上增加阻尼投入模块。本专利技术实施例提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，切断过程具体流程图如图2所示，具体过程如下：线路i上的传感器实时监测所在线路i的电压Vdci和电流值Idci，并向所在线路i继电器实时传输数据Vdci和Idci。当换流站正常运行时，继电器向时序控制器输出正常运行信号：Tfi=0；故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障，故障线路i继电器向时序控制器输出故障控制启动信号Tfi=1。当时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站正常工作启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断。本专利技术实施例提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其中子模块旁路示意图如图3所示，具体过程如下：当时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站启动故障控制方案，对全部半桥子模块采用旁路控制策略。此时对于全部半桥子模块，触发控制信号均为T2=1、T1=0，此时子模块只导通图中红色部分。与此同时，各桥臂的阻尼投切模块不对称投入，使得换流站向直流侧输出交流波。本专利技术实施例提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其中直流断流过程流程图如图4所示，具体过程如下：当换流站正常运行时，继电器向时序控制器输出正常运行信号：Tfi=0；故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障，故障线路i继电器向时序控制器输出故障控制启动信号Tfi=1。当时序控制器收到信号为：Tfi=1时，换流站正常工作启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当交流断路器检测到电流过零点，交流断路器开始动作。待交流断路器完全断开后，拉开隔离开关。故障线路被切断，换流站重启直至正常运行。本专利技术实施例提供了一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其中投入故障控制策略后的故障线路电流波形如图5所示，故障策略投入后故障线路上产生交流分量，交流断路器检测到过零点并切断直流故障。为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，包括：线路上的传感器和交流断路器实时监测线路状态量，并实时向时序控制器传输状态信号；故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障并识别故障类型，并向时序控制器输出故障控制启动信号；换流站启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块；故障控制策略启动后，换流器开始向直流所在线路上输出交流分量；待直流母线上的交流断路器检测到过零点，交流断路器开始断开，待交流断路器完全断开后隔离开关断开。

【技术特征摘要】
1.一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，包括：线路上的传感器和交流断路器实时监测线路状态量，并实时向时序控制器传输状态信号；故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障并识别故障类型，并向时序控制器输出故障控制启动信号；换流站启动故障控制方案，三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块；故障控制策略启动后，换流器开始向直流所在线路上输出交流分量；待直流母线上的交流断路器检测到过零点，交流断路器开始断开，待交流断路器完全断开后隔离开关断开。2.根据权利要求1所述的分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，线路上的传感器和交流断路器实时监测线路状态量，并实时向时序控制器传输状态信号。3.根据权利要求1所述的分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，故障发生后，各线路继电器基于电压电流数据检测故障并识别故障类型，并向时序控制器输出故障控制启动信号。4.根据权利要求1所述的分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，换流站启动故障控制方案，包括：三相桥臂子模块均采用旁路策略，同时各桥臂投入自身阻尼模块；故障控制策略启动后，换流器开始向直流所在线路上输出交流分量。5.根据权利要求1所述的分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，待直流母线上的交流断路器检测到过零点，交流断路器开始断开，待交流断路器完全断开后隔离开关断开；一种分相阻尼投入式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，陆锋，李钰，许建中，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11