一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法制造方法及图纸

一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法，包括与直流线路串联的隔离开关S3；与直流线路并联的故障判断支路，故障判断支路包括串联连接的开关S4、充放电电阻R

【技术实现步骤摘要】
一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法


[0001]本专利技术涉及属于输配电网直流线路故障后的故障恢复
，具体涉及一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法。

技术介绍

[0002]当前电力系统将是以新能源为主体的新型电力系统，如何将大量具有随机性、波动性特点的新能源高效接入电力系统成为了一个亟待解决的难题。基于电压源换流器(Voltage source converter，VSC)的柔性直流系统存在有功无功解耦控制、能够接入无源网络、不存在换相识别、谐波分量少和能够构成直流网络运行等优点，是解决新能源高效接入电网的一个重要技术手段。然而，基于可关断IGBT等半导体器件的VSC在直流线路故障后可等效为电容通过电感进行放电，故障电流上升速度快，直流故障电流无过零点，且IGBT等半导体器件过电流能力弱，使得直流线路故障后的开断技术成为了阻碍柔性直流系统进一步发展的瓶颈问题。在故障保护装置识别直流线路发生的故障后，最理想的保护方案是由线路两端的直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)有选择的将故障线路的电流进行切断，再由线路两端的隔离开关隔离故障线路，从而保证非故障线路的正常运行，满足保护选择性的要求。
[0003]一方面，尽管提出了多种类型的直流断路器及其改进型，例如混合式DCCB、机械式DCCB和固态DCCB等，但目前直流开断的成本仍然高昂，高压大容量的DCCB技术仍然不成熟。另一方面，现有绝大多数DCCB都未考虑短时间内二次重合闸的情况，如果DCCB重合闸到永久性故障的情况下，将给本来就工况恶略的DCCB器带来更为巨大的挑战。为了提高柔性直流系统的可靠性，与交流系统类似必须进行二次重合闸，但由于现有绝大部分DCCB还不具备短时间内二次开断的能力，因此迫切需要探索新型的直流线路故障恢复策略，判断永久性故障、暂时性故障，在重合闸前判断故障是否已经被清除，避免DCCB重合闸到永久性故障，降低在短时间内进行二次开断的性能要求，减小DCCB的设计冗余量，降低器件设备的投入成本。
[0004]现有判断故障点是暂时性故障还是永久性故障的方法大多通过故障信号进行无源判断，由于DCCB将很快切断故障线路，留给故障保护的数据长度短，无源判断的可靠性低、准确度难以保证。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法，能够判断直流线路的故障是否已经被排除，克服现有直流断路器DCCB难以短时间内进行二次开断的性能不足，避免直流断路器DCCB重合闸到永久性故障，提高柔性直流系统的可靠性。
[0006]本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种直流线路故障恢复装置，包括：
[0008]与直流线路串联的隔离开关S3；
[0009]与直流线路并联的故障判断支路，故障判断支路包括串联连接的开关S4、充放电电阻R
c
、电容器组C。
[0010]所述直流线路包括直流断路器DCCB 1、直流断路器DCCB 2、隔离开关S1、隔离开关S2；电源a端连接直流断路器DCCB 1一侧，直流断路器DCCB 1另一侧连接隔离开关S3一端，隔离开关S3另一端连接隔离开关S1一端，隔离开关S1另一端连接隔离开关S2一端，隔离开关S2另一端连接直流断路器DCCB 2一侧，直流断路器DCCB 2另一侧连接电源b端。
[0011]所述电容器组C两端并联有泄能支路。
[0012]所述泄能支路由保护开关S5和保护电阻R
p
串联组成。
[0013]所述开关S4为快速机械开关、反并联晶闸管组、或可控间隙开关中的一种或多种组合。
[0014]一种直流线路故障恢复装置的重合闸方法，包括：
[0015]1)对直流线路故障恢复装置充电过程：
[0016]在进行重合闸前，首先将隔离开关S3和故障判断支路的开关S4导通，再闭合安装有故障恢复装置的DCCB 1，此时系统直流电源将通过充放电电阻R
c
对并联的电容器组C进行充电，待充电电流小于一个阈值之后，将故障恢复装置中与直流电源串联的隔离开关S3打开，充电完毕；
[0017]2)放电检测过程：将直流线路上在故障恢复装置之后隔离开关S1导通，电容器组C通过充放电电阻R
c
、开关S4及隔离开关S1、直流线路及可能存在的故障点进行放电，并实时监测充放电电阻R
c
上的电压U
C
；
[0018]3)判断故障点是否存在：
[0019]通过判断电容器组C上的电压U
C
下降到一个预设阈值Δ的时间长短t，是否超过最大整定时刻t
max
，来判断故障点是否仍然存在；
[0020]当U
C
＝Δ，t<t
max
可视为故障点仍然存在；
[0021]当t＝t
max
时刻，U
C
>Δ可视为故障点不存在；
[0022]若故障点仍然存在，则闭合故障线路侧隔离开关后，带初始电压的电容器组C将通过故障线路的故障点进行放电，构成回路，电容器组C上的电压将快速下降；
[0023]若故障点不存在，则闭合故障线路侧隔离开关后，带初始电压的电容器组C将不能通过故障线路的故障点进行放电，不构成回路，电容器组C上的电压将缓慢下降。
[0024]4)故障判断支路中电容器组泄能方法及重合闸过程：
[0025]若判断为故障点仍然存在，则闭合电容器组C两端并联的保护开关S5进行泄能，当放电电流下降到小于一个阈值之后，断开线路侧的隔离开关S1和故障判断支路上的开关S4，等待下一次判断；
[0026]若判断为故障点不存在，则断开故障判断支路上的开关S4，并打开电容器组C两端并联的保护开关S5进行泄能，之后再闭合上直流线路上的所有隔离开关，最后再将DCCB 2合闸，使该线路恢复工作。
[0027]本专利技术一种直流线路故障恢复装置及重合闸方法，技术效果如下：
[0028]1)本专利技术通过故障判断支路能够在DCCB合闸之前简便、可靠的判断故障点是否仍然存在，能够避免DCCB重合闸到故障，降低了DCCB的性能要求，减少了设备的投资成本，提高了系统的可靠性。
[0029]2)本专利技术通过系统直流电源对故障判断支路的电容进行充电，不需要单独电源，无需复杂的隔离电源，无需IGBT等半导体设备，设备的可靠性高，成本低。
[0030]3)本专利技术控制简单，动作时序清晰，配置灵活，易于现有系统的扩展和升级改造，具有较高的可靠性和运用前景。
附图说明
[0031]图1为现有技术中直流线路开断的电路原理图。
[0032]图2为本专利技术具体实施例的电路原理图。
[0033]图3为本专利技术具体实施例的动作流程图。
[0034]图4为本专利技术具体实施例的开关状态图。
[0035]图5为本专利技术具体实施例的故障点状态判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流线路故障恢复装置，其特征在于包括：与直流线路串联的隔离开关S3；与直流线路并联的故障判断支路，故障判断支路包括串联连接的开关S4、充放电电阻R
c
、电容器组C。2.根据权利要求1所述一种直流线路故障恢复装置，其特征在于：所述直流线路包括直流断路器DCCB 1、直流断路器DCCB 2、隔离开关S1、隔离开关S2；电源a端连接直流断路器DCCB 1一侧，直流断路器DCCB 1另一侧连接隔离开关S3一端，隔离开关S3另一端连接隔离开关S1一端，隔离开关S1另一端连接隔离开关S2一端，隔离开关S2另一端连接直流断路器DCCB 2一侧，直流断路器DCCB 2另一侧连接电源b端。3.根据权利要求2所述一种直流线路故障恢复装置，其特征在于：所述电容器组C两端并联有泄能支路。4.根据权利要求3所述一种直流线路故障恢复装置，其特征在于：所述泄能支路由保护开关S5和保护电阻R
p
串联组成。5.根据权利要求1所述一种直流线路故障恢复装置，其特征在于：所述开关S4为快速机械开关、反并联晶闸管组、或可控间隙开关中的一种或多种组合。6.如权利要求1或2或3或4所述直流线路故障恢复装置的充电方法，其特征在于：在进行重合闸前，首先将隔离开关S3和故障判断支路的开关S4导通，再闭合安装有故障恢复装置的DCCB 1，此时系统直流电源将通过充放电电阻R
c
对并联的电容器组C进行充电，待充电电流小于一个阈值之后，将故障恢复装置中与直流电源串联的隔离开关S3打开，充电完毕。7.如权利要求2或3或4所述直流线路故障恢复装置的放电检测方法，其特征在于：将直流线路上在故障恢复装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁万钦，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：