用于多端直流(mtdc)系統(tǒng)的保護(hù)方法、控制器、換流站以及mtdc系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于多端直流(MTDC)系統(tǒng)的保護(hù)方法、控制器、換流站以及MTDC系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及多端直流(MTDC)系統(tǒng)，更具體而言，涉及用于多端直流系統(tǒng)的保護(hù)方法、控制器、換流站以及多端直流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)且操作為具有兩個(gè)終端(也稱為換流站)的點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)。高壓直流輸電系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是:僅在兩個(gè)終端之間的功率交換是有限的。
[0003]多端直流輸電系統(tǒng)具有多于兩個(gè)換流站。換流站具有兩種運(yùn)行模式。一種是整流模式，另一種是逆變模式。近年來，多端直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用變得比之前更引人注意。多端直流輸電系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和技術(shù)可行性。
[0004]與兩端高壓直流系統(tǒng)相比，串聯(lián)的多端直流系統(tǒng)具有更多不同電壓級的直流輸電線路。在有關(guān)于多端直流系統(tǒng)運(yùn)行的討論中，其中一個(gè)問題是保護(hù)需求的評估以及保護(hù)與控制協(xié)調(diào)。多端直流最易產(chǎn)生直流故障，其使得所有終端癱瘓直到清除直流故障。從概念上來說，在直流輸電線路出現(xiàn)故障后，該系統(tǒng)被關(guān)閉。在用于電弧路徑去離子化的足夠的時(shí)間后，重啟該系統(tǒng)(短路的情況下)。系統(tǒng)可靠性考慮決定了對系統(tǒng)的健康部分產(chǎn)生最小擾動(dòng)來快速清除故障的需要。在復(fù)雜網(wǎng)狀系統(tǒng)中，直流線路故障的檢測變得復(fù)雜。一個(gè)主要問題是:即使是遠(yuǎn)程故障，直流電壓也會(huì)大幅下降。這就需要快速檢測和清除故障，以維持功率傳輸。在該方法中，通信是需要的。
[0005]鑒于上述，需要改進(jìn)直流線路故障的保護(hù)方法，以避免關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述和其它潛在問題，本發(fā)明實(shí)施例提出了用于保護(hù)多端直流系統(tǒng)的方法和
目.ο
[0007]在一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于多端直流系統(tǒng)的保護(hù)方法。多端直流系統(tǒng)包括多個(gè)串聯(lián)的換流站。該方法包括以下步驟:檢測多端直流系統(tǒng)的輸電線路上的直流短路故障；以及確定與直流短路故障有關(guān)的相應(yīng)的換流站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0008]在一些實(shí)施例中，每個(gè)換流站具有陽極側(cè)和陰極側(cè)。本發(fā)明實(shí)施例的方法進(jìn)一步包括:判斷相應(yīng)換流站的每一個(gè)的陽極側(cè)和陰極側(cè)上是否出現(xiàn)直流短路。
[0009]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例的方法進(jìn)一步包括:當(dāng)在換流站的陰極側(cè)檢測到輸電線路上的直流短路故障時(shí)，如果換流站原本是用作逆變站，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)；如果換流站原本是用作整流站，增加換流站的觸發(fā)角。
[0010]在一些實(shí)施例中，增加換流站的觸發(fā)角的過程進(jìn)一步包括將換流站的工作方式從整流模式變換為逆變模式。
[0011]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明額實(shí)施例的方法進(jìn)一步包括:當(dāng)在換流站的陽極側(cè)檢測到輸電線路上的直流短路故障時(shí)，如果換流站原本是用作整流站，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)；如果換流站原本是用作逆變站，減小觸發(fā)角或保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例的方法包括:當(dāng)故障輸電線路的另一端連接到整流站時(shí)，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例的方法包括:當(dāng)故障輸電線路的另一端連接到逆變站時(shí)，將換流站的運(yùn)行模式從逆變模式變換為整流模式。
[0013]在一些實(shí)施例中，應(yīng)用本發(fā)明方法的多端直流系統(tǒng)包括串聯(lián)的多端直流系統(tǒng)或串聯(lián)的多端直流系統(tǒng)和并聯(lián)的多端直流系統(tǒng)的組合。
[0014]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:以一定時(shí)間間隔重復(fù)該方法，直到?jīng)]有直流短路故障。
[0015]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:當(dāng)直流線路故障的電弧電流達(dá)到零左右時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持相應(yīng)換流站的觸發(fā)角大致不變，以實(shí)現(xiàn)電弧去離子化。
[0016]在一些實(shí)施例中，在通訊中斷期間，應(yīng)用本發(fā)明的方法。
[0017]在另一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施例在每個(gè)換流站中提供了用于多端直流(MTDC)系統(tǒng)的保護(hù)的控制器。該控制器被配置為檢測多端直流系統(tǒng)的輸電線路上的直流短路故障；以及在直流短路故障期間，確定換流站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0018]在一些實(shí)施例中，每個(gè)換流站具有陽極側(cè)和陰極側(cè)。換流站的控制器進(jìn)一步被設(shè)置為檢測多端直流系統(tǒng)的輸電線路上的直流短路故障；以及被配置為判斷換流站的陽極側(cè)或陰極側(cè)上是否出現(xiàn)直流短路。
[0019]在一些實(shí)施例中，當(dāng)控制器在連接到其陰極側(cè)的輸電線路上檢測到直流短路故障時(shí)，控制器被配置為:如果換流站原先用作逆變站，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)；以及如果換流站原先用作整流站，增加換流站的觸發(fā)角。
[0020]在一些實(shí)施例中，被配置為增加換流站的觸發(fā)角的換流站的控制器被進(jìn)一步被配置為將換流站的運(yùn)行狀態(tài)從整流模式變換為逆變模式。
[0021]在一些實(shí)施例中，當(dāng)換流站的控制器在連接到其陽極側(cè)的輸電線路上檢測到直流短路故障時(shí)，控制器被配置為:如果換流站原先用作整流站，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)；以及如果換流站原先用逆變站，減小觸發(fā)角或保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0022]在一些實(shí)施例中，換流站的控制器被配置為:當(dāng)故障輸電線路的一端連接到逆變站的陽極側(cè)且另一端連接到整流站時(shí)，保持換流站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0023]在一些實(shí)施例中，被配置為當(dāng)故障輸電線路的另一端連接到逆變站時(shí)減小相應(yīng)換流站的觸發(fā)角的控制器進(jìn)一步被配置為:將相應(yīng)換流站的運(yùn)行模式從逆變模式變換為整流模式。
[0024]在一些實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步被配置為重復(fù)該方法直到不存在直流短路故障。
[0025]在一些實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步被配置為當(dāng)直流線路故障的電弧電流達(dá)到零左右時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持換流站的觸發(fā)角，以實(shí)現(xiàn)電弧通道的去離子化。
[0026]在一些實(shí)施例中，相應(yīng)換流站的控制器進(jìn)一步被配置為在清除直流故障后，恢復(fù)相應(yīng)換流站至正常運(yùn)行。
[0027]在一些實(shí)施例中，換流站的控制器進(jìn)一步被配置為在通訊中斷期間，清除直流故障。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了包括本發(fā)明控制器的換流站。
[0029]在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種多端直流系統(tǒng)，包括多個(gè)串聯(lián)連接或者串聯(lián)和并聯(lián)連接相結(jié)合的換流站，在其中的換流站的控制器具有本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0030]實(shí)施本說明書所描述的主題的特定實(shí)施例以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)。
[0031]當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過下述具體的示例性實(shí)施例的描述理解，附圖通過舉例的方式解釋了本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0032]本發(fā)明實(shí)施例將以示例的形式呈現(xiàn)，并且下面將參照附圖更詳細(xì)地描述其優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0033]圖1是多端直流系統(tǒng)的一個(gè)終端(換流站)的單線路的示圖；
[0034]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法流程圖；
[0035]圖3更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的流程圖；
[0036]圖4A更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)分支的流程圖；
[0037]圖4B更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)分支的流程圖；
[0038]圖5是4端串聯(lián)單極多端直流系統(tǒng)的單條線路的示圖；
[0039]圖6示出了在區(qū)域I中直流故障清除過程的示例；
[0040]圖7示出了在區(qū)域2中直流故障清除過程的示例；
[0041]圖8示出了在區(qū)域3中直流故障清除過程的示例；
[0042]所有附圖都是示意性的，不一定按比例繪制，并且通常僅示出必要部分，以便闡明本發(fā)明，其中其它部件可以被省略或僅是建議的。
【具體實(shí)施方式】
[0043]在下文中，本發(fā)明的原理與精神將參照說明性實(shí)施例進(jìn)行說明。但是應(yīng)當(dāng)理解，所給出的所有這些實(shí)施例僅僅為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解并進(jìn)一步實(shí)施本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分說明或描述的特征可以和另一個(gè)實(shí)施例一起使用，以得到又一個(gè)實(shí)施例。為了清楚起見，本說明書中并沒有描述實(shí)際實(shí)施