CN106159987B - 一种直流电网拓扑及故障隔离***快速恢复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流电网拓扑，该拓扑中包含交流电网、直流电网以及连接交流电网和直流电网的AC/DC换流器，在直流电网和AC/DC换流器之间串联直流断路器，在直流电网中的其他位置配置无直流故障分断能力的开关设备，本发明还公开了该拓扑下故障隔离***快速恢复的方法，该拓扑和方法配合，可实现直流电网快速恢复供电的功能，并且具有成本低的优势。

Description

一种直流电网拓扑及故障隔离***快速恢复的方法
技术领域
本发明涉及一种直流电网拓扑及故障隔离***快速恢复的方法，属于电力***中直流电网领域。
背景技术
随着电力电子技术的进步，换流器等设备的改进，多端直流电网的应用成为了现实，但是由于常规的断路器无法开断直流故障电流，现有技术是一旦出现直流故障就需要停止整个直流电网供电，等待故障电流消失，再通过交流***开关跳闸来隔离故障，***恢复时间是秒级。
虽然已经有厂家研制出了具备分断直流故障电流能力的直流断路器，如果所有开关设备都选用直流断路器，虽然能实现不断电切除故障，但是其价格非常昂贵。本文提供了一种使用较少数量直流断路器的直流电网拓扑以及故障隔离和***恢复方法，相比现有使用交流断路器分断故障电流的技术，可以将***恢复时间由秒级加速到几十毫秒；相比现有直流断路器配置，可以大大降低成本，具有广阔的工程应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提出一种直流电网拓扑，能够兼顾降低成本和直流故障隔离及***快速恢复的要求，适合于工程应用。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种直流电网拓扑，仅在直流电网和AC/DC换流器之间串联直流断路器，在直流电网中的其余需要分断的位置配置无直流故障电流开断能力的开关设备，从而降低成本并且保留***故障时快速恢复的功能。
所述的AC/DC换流器为电压源型换流器，包括但不限于：两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构，其数量不少于1个。
优选地，可在直流断路器和AC/DC换流器之间增加电抗器。
所述直流断路器能够开断直流故障电流；
所述无直流故障电流开断能力的开关设备包括但不限于：交流开关、刀闸。
一种直流电网故障隔离和***恢复方法，应用于以上直流电网***中，优选地，包含以下步骤：
步骤SS1通过直流电压电流异常判断直流电网中发生故障，如果发生故障，进入步骤SS2，否则回到步骤SS1；
步骤SS2发出命令使直流断路器动作，开断AC/DC换流器和直流电网，进入步骤SS3；
步骤SS3判断故障电流是否小于Iset，如是则进入步骤SS4；如经过延时Tset，电流依旧大于Iset，则终止***运行；
步骤SS4跳开故障区域两侧的开关，然后进入步骤SS5；
步骤SS5在隔离故障区域后，重新启动AC/DC换流器，重合直流断路器，恢复直流电网供电。
所述的故障隔离和***恢复方法中，所述电流设定值Iset为直流额定电流的K倍，其中0≤K≤1，所述延时定值Tset参考直流断路器分断速度为3ms≤Tset≤100ms。
本发明所达到的有益效果：本发明能够实现直流网络故障的隔离和快速恢复功能，而且成本较低，简单可靠，适合工程应用。
附图说明
图1是本发明的一种直流电网拓扑。
图2是本发明的一种故障隔离和***快速恢复方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
附图1所示为本发明提供的一种三端直流输电***示意图，包括三个采用半桥MMC拓扑的AC/DC换流站S1、S2和S3，以及连接S1和S2、S2和S3以及S1和S3的三条线路L1、L2、L3，在此实施例中，直流电网为三端环网结构，包括连接S1、S2、S3之间的直流母线、直流线路、开关设备，直流电网中配置的开关设备为不具备直流故障电流分断能力的6对快速刀闸Q12、Q13，Q21、Q23、Q31、Q32，在直流电网和S1、S2、S3之间串联配置三对直流断路器DCB1、DCB2、DCB3。
附图2所示为本发明提供的一种故障隔离及***恢复方法流程图，应用于如附图1的直流电网，该方法包括以下步骤：
步骤SS1通过直流电压电流异常判断直流电网中发生故障，如果发生故障，进入步骤SS2，否则回到步骤SS1；
步骤SS2发出命令使直流断路器动作，开断AC/DC换流器和直流电网，进入步骤SS3；
步骤SS3判断故障电流是否小于Iset，如是则进入步骤SS4；如经过延时Tset，电流依旧大于Iset，则终止***运行；
步骤SS4跳开故障区域两侧的开关，然后进入步骤SS5；
步骤SS5在隔离故障区域后，重新启动AC/DC换流器，重合直流断路器，恢复直流电网供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直流电网拓扑，其特征在于，在直流电网和AC/DC换流器之间串联直流断路器，在直流电网中的其余需要分断的位置配置无直流故障电流开断能力的开关设备；具体包含以下步骤：
步骤SS1、通过直流电压电流异常判断直流电网中发生故障，如果发生故障，进入步骤SS2，否则回到步骤SS1；
步骤SS2、发出命令使直流断路器动作，开断 AC/DC换流器和直流电网，进入步骤SS3；
步骤SS3、判断故障电流是否小于电流设定值Iset，如是则进入步骤SS4；如经过延时定值Tset，故障电流依旧大于电流设定值Iset，则终止***运行；
步骤SS4、跳开故障区域两侧的无直流故障电流分断能力的开关设备，然后进入步骤SS5；
步骤SS5、在隔离故障区域后，重新启动AC/DC换流器，重合直流断路器，恢复直流电网供电。
2.如权利要求1所述的一种直流电网拓扑，其特征在于：所述AC/DC换流器为电压源型换流器，所述电压源型换流器为两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构，电压源型换流器数量大于等于1。
3.如权利要求1所述的一种直流电网拓扑，其特征在于：在所述直流断路器和AC/DC换流器之间增加设置电抗器，用以抑制故障电流。
4.如权利要求1所述的一种直流电网拓扑，其特征在于：所述直流断路器用以开断直流故障电流。
5.如权利要求1所述的一种直流电网拓扑，其特征在于：所述无直流故障电流开断能力的开关设备包括交流开关、刀闸。
6.如权利要求1所述的直流电网拓扑对应的直流电网故障隔离和***恢复方法，其特征在于：所述电流设定值Iset为直流额定电流的K倍，其中0≤K≤1，所述延时定值Tset参考直流断路器分断速度为1ms≤Tset≤100ms。
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