本發(fā)明屬于直流系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置。

背景技術(shù)：

直流輸電系統(tǒng)由整流器、直流輸電線路以及逆變器組成，其中整流器和逆變器統(tǒng)稱為換流器。從結(jié)構(gòu)上看，高壓直流輸電是交流-直流-交流型式的電力電子換流電路。自從1954年瑞典哥蘭特的世界上第一項(xiàng)高壓直流輸電工程投運(yùn)以來，高壓直流輸電技術(shù)已經(jīng)隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)而飛速發(fā)展。高壓直流輸電工程的結(jié)構(gòu)中，直流斷路器是至關(guān)重要的設(shè)備之一。直流斷路器需要突破三個技術(shù)難點(diǎn)：直流輸電電流沒有過零點(diǎn)，增加斷路器的滅弧難度；直流輸電回路的電感很大，需要開斷的電流也很大，導(dǎo)致直流斷路器需承受巨大的能量；直流輸電的過電壓高。

斷路器的滅弧難度可以通過混合式的斷路器予以解決，后兩個技術(shù)難點(diǎn)通過mov并聯(lián)直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，理想情況下可以解決過電壓以及能量過高的問題。但是mov在這個過程中將承受巨大的能量，從類似工程應(yīng)用來看，多柱并聯(lián)的mov在吸收能量過程中其損壞比例較大，降低了直流斷路器的可用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提出一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置，用于轉(zhuǎn)移直流系統(tǒng)發(fā)生接地短路時的故障電流，減少直流斷路器的并聯(lián)mov在故障過程中吸收的能量，提升mov的保護(hù)裕度，同時加快故障點(diǎn)的熄弧，提升直流系統(tǒng)重合閘成功率。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置，所述裝置包括電力電子閥、吸收電阻和接地系統(tǒng)；

所述電力電子閥和吸收電阻串聯(lián)形成第一支路，所述第一支路的一端與直流系統(tǒng)中的直流斷路器、平波電抗器之間的連接線連接，另一端與所述接地系統(tǒng)連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電力電子閥為由二極管組成的不控型電力電子閥，或者為由晶閘管組成的半控型電力電子閥，或者為由igbt或igct或mosfet組成的全控型電力電子閥。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述接地系統(tǒng)為大地接地，或者金屬回線接地。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電力電子閥還包括一個故障電流切除裝置，所述故障電流切除裝置與所述電力電子閥的電力電子器件串聯(lián)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述故障電流切除裝置采用機(jī)械開關(guān)，或者采用電力電子開關(guān)。

本發(fā)明還公開了所述的一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置的控制方法：

當(dāng)高壓直流輸電線路出線側(cè)發(fā)生接地故障時，直流斷路器檢測到故障電流達(dá)到設(shè)定的閾值時，直流斷路器的電力電子開關(guān)首先閉鎖，電力電子閥導(dǎo)通，一部分故障電流在平波電抗器與吸收電阻之間流通。

本發(fā)明還公開了另一種所述的一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置的控制方法：

當(dāng)高壓直流輸電線路發(fā)生極間故障時，直流輸電線路兩側(cè)的斷路器分閘，當(dāng)其中一組直流斷路器拒動，剩余直流斷路器都已分開時，電力電子閥導(dǎo)通，鉗制故障點(diǎn)的電位。

采用上述方案后，可以部分轉(zhuǎn)移直流系統(tǒng)的故障電流，降低直流斷路器并聯(lián)mov吸收的能量，提升mov的可用率，吸收電阻可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的快速熄弧，提高重合閘的成功率。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1)、多柱并聯(lián)mov吸收的能量越大，其損壞率越高，嚴(yán)重降低了直流斷路器的可用率。本方案可實(shí)現(xiàn)故障電流的轉(zhuǎn)移，減輕mov的能量吸收，可整體提升直流斷路器的可用率；

2)、當(dāng)直流輸電系統(tǒng)的出線側(cè)發(fā)生接地故障時，本套系統(tǒng)及時工作，可快速實(shí)現(xiàn)故障電流的轉(zhuǎn)移；

3)、當(dāng)直流輸電系統(tǒng)發(fā)生極間故障時，本套系統(tǒng)及時工作，可以在直流斷路器失靈時，保護(hù)已經(jīng)分開的直流斷路器免受過電壓損壞；

3)、將吸收電阻快速接入故障回路，增強(qiáng)了回路阻尼，可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的快速熄弧，有利于提高系統(tǒng)的重合閘成功率。

附圖說明

圖1是直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置的原理圖；

圖2是直流系統(tǒng)出線發(fā)生接地故障時的故障電流轉(zhuǎn)移示意圖；

圖3是直流系統(tǒng)極間發(fā)生接地故障時的保護(hù)原理示意圖；

圖4是直流系統(tǒng)極間發(fā)生接地故障時的保護(hù)原理示意圖；

圖5是本發(fā)明中，電力電子閥的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種應(yīng)用于直流系統(tǒng)領(lǐng)域的故障電流轉(zhuǎn)移裝置，如圖1所示，所述故障電流轉(zhuǎn)移裝置包括電力電子閥1、電力電子閥3、吸收電阻2、吸收電阻4、接地系統(tǒng)5；

如圖1所示，所述故障電流轉(zhuǎn)移裝置在正極線路的連接方式如下：電力電子閥1和吸收電阻2串聯(lián)后，一端接入直流斷路器3和平波電抗器5之間的正極，一端通過接地系統(tǒng)5接地，電力電子閥1和吸收電阻2的相對位置不受限制；電力電子閥3和吸收電阻4串聯(lián)后，一端接入直流斷路器9和平波電抗器11之間的負(fù)極，一端通過接地系統(tǒng)5接地，電力電子閥3和吸收電阻4的相對位置不受限制；接地系統(tǒng)5與換流站的接地系統(tǒng)匹配，當(dāng)換流站采用大地回線時，該接地系統(tǒng)5直接接入大地，當(dāng)換流站采用金屬回線時，該接地系統(tǒng)5接入換流站金屬回線。

如圖2所示，當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)出線側(cè)14發(fā)生接地故障時，故障電流經(jīng)平波電抗器8以一定斜率上升，直流斷路器控制系統(tǒng)檢測到故障電流大于一定值時，閉鎖直流斷路器6，故障電流通過并聯(lián)的mov7流通，電力電子閥1導(dǎo)通，部分故障電流流經(jīng)吸收電阻2，實(shí)現(xiàn)故障電流的轉(zhuǎn)移，該吸收電阻2也增加了回路的阻尼，有利于快速熄弧，提升重合閘成功率。

如圖3所示，當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生極間故障14時，設(shè)直流斷路器6失靈拒動，直流斷路器9分開，直流斷路器9和平波電抗器11之間的電位升高至正極電壓，負(fù)極13的電壓為負(fù)極電壓，直流斷路器9的兩端將承受極間，此時電力電子閥3導(dǎo)通，將故障點(diǎn)的電壓限制在較低的水平，從而可以降低直流斷路器9的兩端電壓差，保護(hù)直流斷路器9。

如圖4所示，當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生極間故障14時，設(shè)直流斷路器9失 靈拒動，直流斷路器6分開，直流斷路器6和平波電抗器8之間的電位升高至負(fù)極電壓，正極12的電壓為正極電壓，直流斷路器6的兩端將承受極間，此時電力電子閥1導(dǎo)通，將故障點(diǎn)的電壓限制在較低的水平，從而可以降低直流斷路器6的兩端電壓差，保護(hù)直流斷路器6。

如圖5所示，電力電子閥可以采用二極管閥組15或單相晶閘管閥組16或雙向晶閘管閥組17或igbt閥組18。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種直流系統(tǒng)故障電流轉(zhuǎn)移裝置，所述故障電流轉(zhuǎn)移裝置包括電力電子閥、吸收電阻、接地系統(tǒng)；所述電力電子閥與吸收電阻串聯(lián)后形成第一支路，與直流斷路器與平波電抗器之間的連線連接；所述接地系統(tǒng)與換流站的接地系統(tǒng)匹配。所述故障電流轉(zhuǎn)移裝置用于轉(zhuǎn)移直流系統(tǒng)的故障電流，既可以轉(zhuǎn)移極對地的故障電流，也可以轉(zhuǎn)移極間故障電流，提升直流斷路器MOV的保護(hù)裕度，實(shí)現(xiàn)故障電流的快速熄弧以提升直流系統(tǒng)的重合閘成功率，同時針對極間故障直流斷路器失靈時，該套系統(tǒng)可抑制非失靈斷路器兩端的過電壓。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉明;曹冬明;石巍;盧宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.05.05
技術(shù)公布日：2017.11.14