本发明专利技术涉及一种全桥‑半桥分相混合式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全桥‑半桥分相混合式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，由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，由全桥构成的一相采用闭锁控制策略。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，换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。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。
【技术实现步骤摘要】
混合式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全桥-半桥分相混合式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
柔性直流输电(VSC-HVDC)是继交流输电、常规直流输电之后的新一代直流输电技术。柔性直流输电技术具有有功、无功可独立调节，弱电网接入和低电压穿越能力强，低交流滤波及无功补偿需求等特点。柔性直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。自2003年德国学者R.MarquardtandA.Lesnicar及其同事提出模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)以来，由于其具备易扩展、波形好、故障穿越能力强和模块化设计等特点适用于高压大功率等场合，MMC在柔性直流输电领域备受关注。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。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全桥-半桥分相混合式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全桥-半桥分相混合式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。与此同时，线路i上的交流断路器实时监测电流Idci，如未检测到线路电流过零点，向时序控制器输出Taci=0，如检测到线路电流过零点，向时序控制器输出Taci=1。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组合为：Tfi=1且Taci=0时，换流站启动故障控制方案，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略。故障控制策略启动后，换流器开始向直流母线上输出交流分量。待直流母线上的交流断路器检测到过零点，向时序控制器输出Taci=1，交流断路器开始断开。当时序控制器收到的信号组合为：Tfi=1且Taci=1时，说明交流断路器已经检测到电流过零点，交流断路器开始断开。此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。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全桥-半桥分相混合式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换流站为半桥子模块-全桥子模块分相混合式MMC拓扑，其中a、b两相由半桥子模块构成，c相由全桥子模块构成。正常运行时MMC换流站承担整流、逆变功能。故障发生后，当时序控制器收到信号组合为：Tfi=1且Taci=0时，换流站启动故障控制方案，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当时序控制器收到的信号组合为：Tfi=1且Taci=1时，说明交流断路器已经检测到电流过零点，交流断路器开始断开。此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。交流断路器：所提交流断路器为常规交流断路器，能够检测直流线路过零点时刻并向时序控制器输出信号Taci。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组合为：Tfi=1且Taci=0时，换流站启动故障控制方案，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略，此时换流器开始向直流母线上输出交流分量。当时序控制器收到的信号组合为：Tfi=1且Taci=1时，说明交流断路器已经检测到电流过零点，交流断路器开始断开。此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。附图说明图1为本专利技术实施例中全桥-半桥桥臂分相混合式MMC拓扑图2为本专利技术实施例中逻辑控制图图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全桥子模块闭锁示意图图5为本专利技术实施例中检测到直流侧故障后，控制策略投入后此时的电流通路图6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全桥-半桥分相混合式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置和方法，全桥-半桥分相混合式MMC拓扑如图1所示：所提MMC换流站为半桥子模块-全桥子模块分相混合式MMC拓扑，其中a、b两相由半桥子模块构成，c相由全桥子模块构成。本专利技术实施例提供了一种全桥-半桥分相混合式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。与此同时，线路i上的交流断路器实时监测电流Idci，如未检测到线路电流过零点，向时序控制器输出Taci=0，如检测到线路电流过零点，向时序控制器输出Taci=1。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组合为：Tfi=1且Taci=0时，换流站启动故障控制方案，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略。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，向时序控制器输出Taci=1，交流断路器开始断开。当时序控制器收到的信号组合为：Tfi=1且Taci=1时，说明交流断路器已经检测到电流过零点，交流断路器开始断开。此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。本专利技术实施例提供了一种全桥-半桥分相混合式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组合为：Tfi=1且Taci=0时，换流站启动故障控制方案，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略。此时对于a、b两相的半桥子模块，控制信号使得子模块只导通图中红色部分，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全桥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全桥‑半桥分相混合式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，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略；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，此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。
【技术特征摘要】
1.一种全桥-半桥分相混合式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，对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略；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，此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开。2.根据权利要求1所述的全桥-半桥分相混合式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所述的全桥-半桥分相混合式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所述的全桥-半桥分相混合式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：对由半桥子模块构成的两相采用旁路控制策略，对由全桥子模块构成的一相采用闭锁控制策略；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所述的全桥-半桥分相混合式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流方法，其特征在于，换流站过零点旁路控制，包括：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，此时换流站启动三相旁路控制方案，直至交流断路器完全断开；一种全桥-半桥分相混合式MMC拓扑与交流断路器配合的直流断流装置，其特征在于，包括全桥-半桥分相式混合...
【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
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