自旁路型故障限流器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种自旁路型故障限流器及其控制方法，自旁路型故障限流器包括通流支路、电流转移支路限流支路，采用全控型器件，逻辑简单，可控性强；该型限流器电流转移支路包含一种全新的单钳位子模块，具备双向旁路和单向钳位的单象限运行能力。该限流器动作过程不依赖避雷器的保护作用，有效提高了限流器寿命。本发明专利技术提供的自旁路型故障限流器的控制方法，分为限流器所在的直流线路正常运行或检测到限流器所在的直流线路发生的故障前以及检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障后两种情况对自旁路型故障限流器实现控制。

Self-Bypass Fault Current Limiter and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
自旁路型故障限流器及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种自旁路型故障限流器及其控制方法。
技术介绍
高压直流输电(highvoltagedirectcurrent，HVDC)由于其技术和经济上的独特优势，在我国远距离大容量输电和大区联网中得到了广泛应用。高压直流输电不仅具有电网稳定、可靠等诸多特性，同时也为分布式能源的大规模接入提供了便利。但由于不能在系统故障时采取很好的应对措施，限制了直流电网的发展。其中主要技术难点在于高压大容量的直流限流器技术尚不成熟。因此，研究一种能够在直流系统故障时限制直流电流快速上升，减轻直流系统中各级设备压力的装置，已经成为国内外研究的热点。从近20年的发展来看，可以将直流限流器分为两大类，主要是超导型的直流限流器和基于电力电子的直流限流器。由于超导型的直流限流器造价高昂，因此在相当长的时间内还不具备大规模应用潜力。而近年来由于电力电子器件的普及，基于电力电子的直流限流器被广泛研究和推广，主要集中在固态直流限流器和混合式直流限流器。固态直流限流器在电网系统正常运行时通过IGBT向用电端供电，然而IGBT的通态管压降较大，导致固态直流限流器的损耗大，经济性差。混合式直流限流器采用快速机械开关导通正常运行电流，电力电子开关分断故障电流，在保证分断容量和动作速度的前提下降低通态损耗，具有良好的研究与应用前景。缺点是关断电流取决于电力电子支路中器件数量，需要大量的电力电子器件，从而造成高压直流限流器造价昂贵且占地面积大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中固态直流限流器的损耗大且经济性差以及混合式直流限流器造价昂贵且占地面积大不足，本专利技术提供一种自旁路型故障限流器及其控制方法，自旁路型故障限流器包括通流支路、电流转移支路和限流支路。通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至电流转移支路，电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流元件接入直流线路；分为自旁路型故障限流器所在的直流线路正常运行或检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障前以及检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障后两种情况对自旁路型故障限流器实现控制，自旁路型故障限流器采用全控型器件，逻辑简单，控制能力强。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种自旁路型故障限流器，包括：通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至电流转移支路；电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路；限流支路，用于增加系统阻尼，限制故障电流增长。所述通流支路包括快速隔离开关K1和与快速隔离开关串联的转换模块；所述转换模块包括N个IGBT单元，N个IGBT单元以串联、并联或串并联结合方式组合；所述IGBT单元包括IGBT和与IGBT反并联的二极管。所述通流支路与电流转移支路并联，形成公共点A和公共点B；所述电流转移支路由可钳位子模块串并联组成。所述可钳位子模块由IGBT和反并联二极管，以及电容组成。所述可钳位子模块的特性可以表示为：在IGBT导通时，可钳位子模块中电容处于旁路状态，可以流通电流；在IGBT闭锁后，等效为经二极管整流桥串联连接的电容。所述限流支路与通流支路和电流转移支路并联，连接点同样为公共点A和公共点B；所述限流支路可以由电阻元件或电抗元件以串并联方式组成；另一方面，自旁路型故障限流器所在的直流线路正常运行或检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障前，本专利技术提供了一种自旁路型故障限流器的控制方法，包括：电流转移支路中的所有IGBT导通，稳态电流或故障电流流经通流支路。再一方面，检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障后，本专利技术还提供另一种自旁路型故障限流器的控制方法，包括：通流支路中的所有IGBT关断，且电流转移支路中所有IGBT导通，故障电流流经电流转移支路中IGBT；闭锁主支路中全部子模块IGBT。此时主支路中的电容相互串联，便于快速充电。限流电抗器此时和电容成并联关系，电容电压的升高会使故障电流向电抗器转移；故障电流全部转移向限流电抗L，系统进入RLC串联电路的放电过程；关断主断路器IGBT的同时导通子模块中IGBT2。由于故障电流快速下降，限流电抗上的电压极性变为左负右正，限流电抗经过IGBT2和二极管续流，而系统电抗中的能量经过避雷器耗能；直流线路电流下降为0，闭锁IGBT2。此时主支路中的反向电容并联支路相互串联，限流器电抗电流向单钳位子模块中的电容充电，并经过电阻耗能。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的自旁路型故障限流器包括通流支路、电流转移支路和限流支路和，通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至电流转移支路，电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流元件接入直流线路；本专利技术提供的自旁路型故障限流器的控制方法分为自旁路型故障限流器所在的直流线路正常运行或检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障前以及检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障后两种情况对自旁路型故障限流器实现控制，控制方式简单，可控性强；本专利技术的中通流支路起到导通直流线路的稳态电流、降低直流线路损耗和节约成本的作用，电流转移支路在故障电流出现后及时进行强迫电流转移流经限流支路，抑制故障电流；本专利技术提供的技术方案充分利用了全控型器件控制能力比较强的优点，通过对钳位子模块中电容的充电，实现故障电流的柔性转移；本专利技术提供的技术方案在自旁路型故障限流器所在的直流线路正常运行或检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障前，电流流经通流支路，通流支路具备较小的损耗电阻，稳态时经济性较好；本专利技术提供的技术方案检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障后，伴随着电流转移支路中换相电容的充电，可强迫故障电流流经电流；本专利技术提供的技术方案使用低成本的半控型器件，可以有效节约投资。附图说明图1是本专利技术实施例1中自旁路型故障限流器结构图；图2是本专利技术实施例2中稳态及检测到故障前的电流路径示意图；图3是本专利技术实施例3中检测到故障后S101中直流线路故障电流的流通路径示意图；图4是本专利技术实施例3中检测到故障后S102中直流线路故障电流的流通路径示意图；图5是本专利技术实施例3中检测到故障后S103中直流线路故障电流的流通路径示意图；图6是本专利技术实施例3中检测到故障后S104中故障限流器中的流通路径示意图；图7是本专利技术实施例3中检测到故障后S105中故障限流器中的流通路径示意图。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。实施例1本专利技术实施例1提供一种自旁路型故障限流器，具体包括通流支路、电流转移支路和限流支路，各个支路的功能如下：其中的通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至限流支路；其中的电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并强迫限流支路中的限流元件接入直流线路；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自旁路型故障限流器，其特征在于，包括：通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至限流支路；电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流元件接入直流线路；限流支路，由电阻元件或电抗元件以串并联方式组成。

【技术特征摘要】
1.一种自旁路型故障限流器，其特征在于，包括：通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至限流支路；电流转移支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流元件接入直流线路；限流支路，由电阻元件或电抗元件以串并联方式组成。2.根据权利要求1所述的自旁路型故障限流器，其特征在于，所述电流转移支路由多组全新的单钳位子模块组成。所述钳位子模块由IGBT、晶闸管、电容及耗能电阻串并联组合而成；通过子模块电容充电强迫电流转移至限流电抗，同时利用耗能电阻消耗限流器中储能元件的能量，为限流器下次投入创造条件。。3.一种如权利要求1-2任一所述的自旁路型故障限流器的控制方法，其特征在于，自旁路型故障限流器所在的直流线路正常运行或检测到自旁路型故障限流器所在的直流线路发生的故障前，所述方法包括：通流支路中的所有IGBT导通，稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，宋冰倩，赵西贝，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