用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质，该方法应用于多端直流输电系统，该系统包括多个送端换流站和多个受端换流站；在直流输电线路发生故障的情况下，通过获取直流输电线路上的故障电流，并根据故障电流和预设的基准电流，确定为使直流输电线路的故障电流为零的第一送端换流站的目标电压；在控制第一送端换流站输出目标电压后，控制直流输电线路与第一送端换流站之间的开关断开，在该情况下，第二送端换流站的电流流入第一送端换流站；本方法能在无需第二送端换流站退出运行的情况下，将故障电流降为零，实现故障电流阻断；之后，第二送端换流站继续运行，提高了直流输电系统的故障穿越能力。故障穿越能力。故障穿越能力。

【技术实现步骤摘要】
用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统


[0001]本申请涉及直流输电的直流故障穿越
，特别是涉及一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质。

技术介绍

[0002]基于模块化多电平换流器柔性直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current，简称MMC
‑
HVDC)技术的直流输电系统具有控制灵活、供电可靠性高、可实现多电源供电和多落点受电等优势，在大规模可再生能源发电汇集、多能互补和友好型并网等领域具有良好的应用前景。
[0003]尽管柔性直流输电技术具有诸多优点，但是却面临着直流故障穿越等具有挑战性的问题，当直流输电线路发生极对地短路故障时，由换流站内的子模块电容放电产生的故障电流可能会对直流输电系统中的元件造成损坏。
[0004]传统技术中，对于采用混合MMC的换流站来说，可以通过该混合MMC中的全桥子模块输出负压的能力，使得该换流站的直流输出口处的电压等于故障点处的残余电压，即使得故障电流降为零，进而，断开该直流输电线路上的快速开关，实现故障隔离。
[0005]然而，现有的直流故障穿越方法，在进行故障隔离后，换流站将退出运行，所以，在将该方法应用于多端直流输电系统时，由于相邻线路馈电电流的存在，要想使直流输电线路上的故障电流降为零，该相邻线路连接的换流站也必须退出运行，即该直流输电系统内的所有换流站将全部退出运行，造成该直流输电系统的故障穿越能力较差。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高直流输电系统故障穿越能力的用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置、多端直流输电系统和存储介质。
[0007]第一方面，提供一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；该方法包括：
[0008]在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；
[0009]根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压；其中，该目标电压为使得该直流输电线路的故障电流为零的负压值；
[0010]在控制该第一送端换流站输出该目标电压后，控制该直流输电线路与该第一送端换流站之间的开关断开，其中，在该第一送端换流站输出该目标电压的情况下，该第二送端换流站的电流流入该第一送端换流站。
[0011]在其中一个实施例中，控制该第一送端换流站输出该目标电压，包括：
[0012]根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；
[0013]根据各个桥臂子模块的目标投入状态控制各个桥臂子模块的运行，以使第一送端
换流站输出该目标电压。
[0014]在其中一个实施例中，该第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，该桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，上桥臂电路和下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；
[0015]根据该目标电压，确定该第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态，包括：
[0016]针对每相桥臂电路，根据该目标电压和该第一送端换流站的交流输入电压，确定上桥臂电路对应的上桥臂电压以及下桥臂电路对应的下桥臂电压；
[0017]根据上桥臂电压和下桥臂电压，从该桥臂电路对应的电容序列中，确定该上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及该下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，该电容序列中包括该桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。
[0018]在其中一个实施例中，根据该故障电流和预设的基准电流，确定该第一送端换流站的目标电压，包括：
[0019]将该故障电流和该预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将该PI控制器的输出确定为该目标电压。
[0020]在其中一个实施例中，该方法还包括：
[0021]获取当前时刻第二送端换流站的实际输出电压；
[0022]根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压，该限流电压用于对该第二送端换流站流入该第一送端换流站的电流进行限流；其中，该预设限流策略与该第二送端换流站的实际输出电压、以及该第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。
[0023]在其中一个实施例中，根据该实际输出电压和预设限流策略，控制该第二送端换流站将该实际输出电压更新为限流电压，包括：
[0024]根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定第二送端换流站的虚拟限流电感值；其中，该最小投入比例为该第二送端换流站的直流输出口处发生故障时，该第二送端换流站中各个桥臂子模块的投入比例；
[0025]根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；
[0026]根据该目标投入比例和该第二送端换流站的额定输出电压，确定限流电压，并控制该第二送端换流站将实际输出电压更新为限流电压。
[0027]在其中一个实施例中，根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、第二送端换流站的最大输出电压、第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及第二送端换流站直流输出口处的限流电感值，确定该第二送端换流站的虚拟限流电感值，包括：
[0028]根据包含的关系式，确定该虚拟限流电感值；其中，k
min
为预设的桥臂子模块的最小投入比例，U
DC
‑
max
为第二送端换流站的最大输出电压，L0为第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值，L
DC
为第二送端换流站直流输出口处的限流电感值；
[0029]相应的，根据该虚拟限流电感值、实际输出电压和等效电感值，确定该第二送端换
流站中各个桥臂子模块的目标投入比例，包括：
[0030]根据包含的关系式，确定该第二送端换流站中各个桥臂子模块的目标投入比例；其中，L为虚拟限流电感值，U
DC
为实际输出电压，L
s
为等效电感值。
[0031]第二方面，提供一种用于直流输电系统故障的电流阻断装置，应用于多端直流输电系统，该多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于该第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过该直流输电线路连接于一个受端换流站；该装置包括：
[0032]第一获取模块，用于在该直流输电线路故障的情况下，获取该直流输电线路上的故障电流；
[0033]确定模块，用于根据该故障电流和预设的基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直流输电系统故障的电流阻断方法，其特征在于，应用于多端直流输电系统，所述多端直流输电系统包括多个送端换流站和多个受端换流站，相邻的第一送端换流站和第二送端换流站各自的直流输出口共同连接于所述第一送端换流站所在的直流输电线路，并通过所述直流输电线路连接于一个受端换流站；所述方法包括：在所述直流输电线路故障的情况下，获取所述直流输电线路上的故障电流；根据所述故障电流和预设的基准电流，确定所述第一送端换流站的目标电压；其中，所述目标电压为使得所述直流输电线路的故障电流为零的负压值；在控制所述第一送端换流站输出所述目标电压后，控制所述直流输电线路与所述第一送端换流站之间的开关断开，其中，在所述第一送端换流站输出所述目标电压的情况下，所述第二送端换流站的电流流入所述第一送端换流站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一送端换流站输出所述目标电压，包括：根据所述目标电压，确定所述第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态；根据所述各个桥臂子模块的目标投入状态控制所述各个桥臂子模块的运行，以使所述第一送端换流站输出所述目标电压。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一送端换流站包括至少一相桥臂电路，所述桥臂电路包括上桥臂电路和下桥臂电路，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路分别包括各自对应的桥臂子模块；所述根据所述目标电压，确定所述第一送端换流站内的各个桥臂子模块的目标投入状态，包括：针对每相桥臂电路，根据所述目标电压和所述第一送端换流站的交流输入电压，确定所述上桥臂电路对应的上桥臂电压以及所述下桥臂电路对应的下桥臂电压；根据所述上桥臂电压和所述下桥臂电压，从所述桥臂电路对应的电容序列中，确定所述上桥臂电路中需投入的上桥臂子模块，以及所述下桥臂电路中需投入的下桥臂子模块；其中，所述电容序列中包括所述桥臂电路的所有桥臂子模块中电容两端的电压值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障电流和预设的基准电流，确定所述第一送端换流站的目标电压，包括：将所述故障电流和所述预设的基准电流输入预设比例积分控制器(简称，PI控制器)中，将所述PI控制器的输出确定为所述目标电压。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取当前时刻所述第二送端换流站的实际输出电压；根据所述实际输出电压和预设限流策略，控制所述第二送端换流站将所述实际输出电压更新为限流电压，所述限流电压用于对所述第二送端换流站流入所述第一送端换流站的电流进行限流；其中，所述预设限流策略与所述第二送端换流站的实际输出电压、以及所述第二送端电流站对应的等效电路中的等效电感值相关。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际输出电压和预设限流策略，控制所述第二送端换流站将所述实际输出电压更新为限流电压，包括：根据预设的桥臂子模块的最小投入比例、所述第二送端换流站的最大输出电压、所述第二送端换流站的桥臂电路中的桥臂电感值以及所述第二送端换流站直流输出口处的限
流...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱博，徐攀腾，严海健，谷裕，李建勋，宋述波，郑星星，李倩，杨学广，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，
类型：发明
国别省市：