故障排除的方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種用于互連DC網(wǎng)絡(luò)和AC網(wǎng)絡(luò)的電壓源變換器的故障排除的方法。所述電壓源變換器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)DC電路中斷設(shè)備被連接到所述DC網(wǎng)絡(luò)。所述方法包括以下步驟：(a)檢測(cè)所述DC網(wǎng)絡(luò)中的故障；(b)實(shí)施主保護(hù)序列，其中實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟包括實(shí)施包含以下步驟的第一子序列：i.斷開(kāi)所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備，ii.將所述電壓源變換器的DC電力等級(jí)設(shè)置為零，iii.控制所述電壓源變換器以與所述AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】故障排除的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電壓源變換器的故障排除的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中，為了經(jīng)由架空線(xiàn)和/或海底電纜進(jìn)行傳輸，交流⑷電力通常被轉(zhuǎn)換為直流(00電力。這種轉(zhuǎn)換免去對(duì)由傳輸線(xiàn)或電纜施加的八(:電容性載荷效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男枰?，并且從而降低電線(xiàn)和/或電纜電力傳輸?shù)拿抗锍杀尽?br> [0003]這種【到IX:電力的轉(zhuǎn)換還被用于有必要互連運(yùn)行于不同頻率的【網(wǎng)絡(luò)的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中。在任何這種電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中，在…與IX:電力之間的每個(gè)接口處均需要變換器以實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)換。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于互連％網(wǎng)絡(luò)和…網(wǎng)絡(luò)的電壓源變換器阢0的故障排除的方法，所述電壓源變換器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)％電路中斷設(shè)備被連接到所述IX:網(wǎng)絡(luò)，所述方法包括以下步驟:
[0005]⑷檢測(cè)所述IX:網(wǎng)絡(luò)中的故障；
[0006](^)實(shí)施主保護(hù)序列，其中實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟包括實(shí)施包含以下步驟的第一子序列:
[0007]1.斷開(kāi)所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)IX:電路中斷設(shè)備，
[0008]11.將所述電壓源變換器的00電力等級(jí)(即冊(cè)!" 01-(161-)設(shè)置為零，
[0009]111.控制所述電壓源變換器以與所述⑷網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
[0010]斷開(kāi)一電路中斷設(shè)備指的是使用電路中斷設(shè)備來(lái)斷開(kāi)一閉合的電路以中斷該電路中的電流流動(dòng)，而閉合一電路中斷設(shè)備指的是使用電路中斷設(shè)備來(lái)閉合一斷開(kāi)的電路以允許電路中的電流流動(dòng)。
[0011]電路中斷設(shè)備可以是能夠中斷電路中電流的任意設(shè)備。這種電路中斷設(shè)備可以是電路斷路器，但不限于此。
[0012]發(fā)生在IX:網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)或多個(gè)故障的發(fā)生可以導(dǎo)致流過(guò)IX:網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)故障電流。故障可以例如是在％輸電電纜兩端具有低阻抗的短路形式。由于絕緣的損壞或擊穿、雷擊、導(dǎo)體的移動(dòng)或其他由于外部物體導(dǎo)致的導(dǎo)體之間的意外橋接，可能發(fā)生上述情況。
[0013]在IX:網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)或多個(gè)故障對(duì)可能是不利的。變換器的固有設(shè)計(jì)有時(shí)意味著在這種條件下不能限制電流，導(dǎo)致高故障電流的發(fā)展。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法允許通過(guò)斷開(kāi)所述％電路中斷設(shè)備或每個(gè)％電路中斷設(shè)備以便從IX:網(wǎng)絡(luò)分離…匕從而排除在IX:網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到的故障。通過(guò)局部地運(yùn)行所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)IX:電路中斷設(shè)備，或者遠(yuǎn)程地發(fā)送控制信號(hào)至所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)IX:電路中斷設(shè)備，可以斷開(kāi)所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)IX:電路中斷設(shè)備。從IX:網(wǎng)絡(luò)分離VSC中斷了來(lái)自AC網(wǎng)絡(luò)的電流供應(yīng)，該電流的供應(yīng)經(jīng)由VSC為DC網(wǎng)絡(luò)中的故障提供能量。這允許故障被排除。例如，當(dāng)故障是外部閃絡(luò)(flashover)的形式時(shí)，斷開(kāi)所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備從DC網(wǎng)絡(luò)去除了 DC側(cè)環(huán)流，這允許故障被快速消電離。
[0015]與此同時(shí)，控制VSC以與AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率，以便提供對(duì)AC網(wǎng)絡(luò)的AC電壓電平的控制。這免除了 AC網(wǎng)絡(luò)中AC欠電壓或過(guò)電壓的風(fēng)險(xiǎn)，欠電壓或過(guò)電壓可能導(dǎo)致AC網(wǎng)絡(luò)中不希望的情形，諸如逐級(jí)跳閘。另外，VSC與AC網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)功功率的交換允許在DC網(wǎng)絡(luò)中故障排除期間VSC保持被供能(energised)。這進(jìn)而允許當(dāng)所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備閉合以將VSC重新連接至DC網(wǎng)絡(luò)時(shí)，DC網(wǎng)絡(luò)被快速供給能量。
[0016]另一方面，可以使用AC電路中斷設(shè)備以去除經(jīng)由VSC為DC網(wǎng)絡(luò)中的故障提供能量的電流的供應(yīng)。然而，用這種方式使用AC電路中斷設(shè)備需要從AC網(wǎng)絡(luò)分離VSC。這因而阻止在DC網(wǎng)絡(luò)中故障排除期間VSC與AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
[0017]可以理解地是，根據(jù)本發(fā)明的方法可以與各類(lèi)VSC —起使用。這種VSC包括兩級(jí)變換器、多級(jí)變換器以及多模塊變換器，但不限于此。
[0018]還應(yīng)理解地是，AC網(wǎng)絡(luò)可以是單相AC網(wǎng)絡(luò)或多相AC網(wǎng)絡(luò)。
[0019]在本發(fā)明的實(shí)施例中，實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟可以包括以下步驟:
[0020]a.對(duì)重新閉合時(shí)間計(jì)時(shí)；
[0021]b.實(shí)施所述第一子序列；
[0022]c.檢查是否已經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間；以及
[0023]d.如果還未經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間，那么重復(fù)所述第一子序列。
[0024]電路中斷設(shè)備可以被配置為在一定重新閉合時(shí)間之后，自動(dòng)地重新閉合。這免去對(duì)局部地重置電路中斷設(shè)備以便閉合電路中斷設(shè)備的需要。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，重復(fù)第一子序列直到經(jīng)過(guò)重新閉合時(shí)間，即直到要求所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備重新閉合。
[0026]在這種實(shí)施例中，實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟還包括如果已經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間，那么實(shí)施第二子序列的步驟，所述第二子序列包括以下步驟:
[0027]1.閉合所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備；
[0028]i1.將所述電壓源變換器的DC電力等級(jí)設(shè)置為低于所述電壓源變換器的故障前DC電力等級(jí)的非零電平；
[0029]ii1.控制所述電壓源變換器以與所述AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率；
[0030]iv.檢測(cè)所述故障是否還存在于所述DC網(wǎng)絡(luò)中；
[0031]V.如果在所述DC網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有檢測(cè)到所述故障，那么將所述電壓源變換器的所述DC電力等級(jí)恢復(fù)為其故障前值，以及如果在所述DC網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到所述故障，那么重復(fù)實(shí)施主保護(hù)序列的步驟。
[0032]當(dāng)已經(jīng)過(guò)重新閉合時(shí)間時(shí)，所述DC電路中斷設(shè)備或者每個(gè)DC電路中斷設(shè)備被閉合，以便從VSC給DC網(wǎng)絡(luò)重新供給能量，但是在比電壓源變換器的故障前值低的DC電力等級(jí)處。同時(shí)控制VSC以繼續(xù)與AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。然后實(shí)施檢測(cè)步驟以確定故障是否還存在于DC網(wǎng)絡(luò)中。如果確定故障已經(jīng)不再存在于DC網(wǎng)絡(luò)中，那么將電壓源變換器的DC電力等級(jí)恢復(fù)至其故障前值，并且VSC恢復(fù)其轉(zhuǎn)換AC網(wǎng)絡(luò)與AC網(wǎng)絡(luò)之間功率的正常運(yùn)行。
[0033]因而，根據(jù)本發(fā)明的方法提供用于互連IX:網(wǎng)絡(luò)和⑷網(wǎng)絡(luò)的排除故障的可靠方式，并且在將％網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件之前，通過(guò)自動(dòng)地重新閉合所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)％電路中斷設(shè)備來(lái)為IX:網(wǎng)絡(luò)重新供給能量。
[0034]然而，如果故障仍然存在于IX:網(wǎng)絡(luò)中，那么重復(fù)主保護(hù)序列以便再次嘗試將IX:網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件。
[0035]優(yōu)選地，如果在所述IX:網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到所述故障并且如果已實(shí)施所述主保護(hù)序列的次數(shù)低于預(yù)定數(shù)目，那么重復(fù)所述主保護(hù)序列。預(yù)定數(shù)目是通過(guò)主保護(hù)序列將IX:網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件的嘗試的最大數(shù)目，并且其可以取決于73(:和相關(guān)電力應(yīng)用的運(yùn)行需求而變化。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于:在00網(wǎng)絡(luò)與電壓源變換器隔開(kāi)的整個(gè)時(shí)間段期間，保持與1之間的無(wú)功功率交換。
[0037]優(yōu)選地，所述的方法還包括以下步驟:
[0038]當(dāng)實(shí)施所述主保護(hù)序列的次數(shù)等于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，
[0039]1.斷開(kāi)所述IX:電路中斷設(shè)備或每個(gè)IX:電路中斷設(shè)備；
[0040]11.將所述電壓源變換器的IX:電力等級(jí)設(shè)置為零；
[0041]111.控制所述電壓源變換器以與所述…網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
[0042]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，其中所述電壓源變換器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)…電路中斷設(shè)備被連接到所述八網(wǎng)絡(luò)，所述方法還包括實(shí)施包含以下步驟的備用保護(hù)序列的步驟:
[0043]在檢測(cè)發(fā)生在IX:網(wǎng)絡(luò)中的故障的步驟之后，對(duì)備用保護(hù)時(shí)間計(jì)時(shí)；
[0044]匕在已經(jīng)過(guò)所述備用保護(hù)時(shí)間之后，斷開(kāi)所述…電路中斷設(shè)備或每個(gè)…電路中斷設(shè)備；
[0045]0.將所述電壓源變換器切換至電流阻斷狀態(tài)。
[0046]備用保護(hù)序列允許在主保護(hù)序列未能排除故障的情況下，排除IX:網(wǎng)絡(luò)中的故障。
[0047]因?yàn)樗霭穗娐分袛嘣O(shè)備或每個(gè)八電路中斷設(shè)備僅在備用保護(hù)序列中起作用，所述沒(méi)有必要將所述八電路中斷設(shè)備或每個(gè)八電路中斷設(shè)備配置為自動(dòng)地重新閉合。這有利地簡(jiǎn)化了所述仏電路中斷設(shè)備或每個(gè)仏電路中斷設(shè)備的控制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048]現(xiàn)在將通過(guò)非限制示例，參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中:
[0049]圖1以示意圖形式示出低阻抗接地的變換器臂、^網(wǎng)絡(luò)和IX:網(wǎng)絡(luò)的第一示例性布置；
[0050]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于電壓源變換器的故障排除的方法；
[0051]圖3以示意圖形式示出高阻抗接地的變換器臂、^網(wǎng)絡(luò)和IX:網(wǎng)絡(luò)的第二示例性布置；
[0052]圖4以示意圖形式示出高阻抗接地的變換器臂、^網(wǎng)絡(luò)和IX:網(wǎng)絡(luò)的第三示例性布置。

【具體實(shí)施方式】
[0053]780 10包括第一 IX:端子16和第二 IX:端子18以及三個(gè)變換器臂20。
[0054]圖1以示意圖形式示出低阻抗接地VSC 10的一個(gè)變換器臂、三相AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14的第一種單級(jí)電路布置。在第一布置中，圖1所示的變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置與VSC 10的其他變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置類(lèi)似。
[0055]每個(gè)變換器臂20在第一 DC端子16與第二 DC端子18之間延伸，并且具有第一臂部22和第二臂部24。
[0056]VSC 10還包括多個(gè)AC端子26。每個(gè)變換器臂20的第一臂部22和第二臂部24被多個(gè)AC端子26中的相應(yīng)一個(gè)分開(kāi)。
[0057]第一 DC端子16經(jīng)由DC電路斷路器28被連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第一電極，而第二DC端子18被連接至地。每個(gè)變換器臂20的AC端子26經(jīng)由變壓器30和AC電路斷路器32被串聯(lián)連接至AC網(wǎng)絡(luò)12的各個(gè)相位。
[0058]可以設(shè)想到，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，三相AC網(wǎng)絡(luò)12可以被替換為單相AC網(wǎng)絡(luò)或另一多相AC網(wǎng)絡(luò)。在這種實(shí)施例中，VSC 10可以具有單個(gè)變換器臂20或多個(gè)變換器臂20以便匹配單相AC網(wǎng)絡(luò)或多相AC網(wǎng)絡(luò)的相位的數(shù)目，其中所述變換器臂20或每個(gè)變換器臂20的AC端子26經(jīng)由變壓器30和AC電路斷路器32被串聯(lián)連接至AC網(wǎng)絡(luò)12的各個(gè)相位。
[0059]可以設(shè)想到，在其他實(shí)施例中，每個(gè)電路斷路器28、32可以被替換為另一類(lèi)電路中斷設(shè)備。
[0060]在每個(gè)變換器臂20中，第一臂部22和第二臂部24中的每個(gè)包括在相應(yīng)DC端子16、18與AC端子26之間串聯(lián)連接的模塊34。模塊34包括與電容器38并聯(lián)連接的一對(duì)開(kāi)關(guān)元件36，以限定可以提供零電壓或正電壓并且可以在兩個(gè)方向上傳導(dǎo)電流的2象限單極模塊34。在實(shí)施例中，所示的每個(gè)開(kāi)關(guān)元件36由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)形式的半導(dǎo)體器件構(gòu)成。每個(gè)開(kāi)關(guān)元件36還可以包括與其并聯(lián)連接的反平行二極管40。
[0061]在使用中，每個(gè)模塊34的開(kāi)關(guān)元件36被切換以控制相應(yīng)AC端子26處的AC電壓的相位和幅值以及第一端子16處的DC電壓的幅值，以便轉(zhuǎn)換AC網(wǎng)絡(luò)12與DC網(wǎng)絡(luò)14之間的電力。
[0062]在每個(gè)變換器臂20中，第一臂部22和第二臂部24中的每個(gè)還包括與相應(yīng)DC端子16、18與AC端子26之間的2象限單極模塊34串聯(lián)連接的電感器42。
[0063]可以設(shè)想到，在其他實(shí)施例中，2象限單極模塊34可以被替換為多個(gè)串聯(lián)連接的2象限單極模塊，以便改變VSC 10的電壓等級(jí)(voltage rating)。
[0064]可以設(shè)想到，在其他實(shí)施例中，圖1中的VSC 10可以被替換為另一類(lèi)VSC，其可以為兩級(jí)變換器、多級(jí)變換器和多模塊變換器，但不限于此。
[0065]DC電路斷路器28還包括故障檢測(cè)裝置(未示出)以局部地實(shí)施DC網(wǎng)絡(luò)14的電壓和/電流特性的測(cè)量以確定DC網(wǎng)絡(luò)14中是否存在故障。
[0066]DC網(wǎng)絡(luò)14中的故障可以是極-對(duì)-地故障44或極-對(duì)-極故障36的形式，如圖1所示。
[0067]在DC網(wǎng)絡(luò)14中發(fā)生故障44、46的情況下，參照?qǐng)D1和圖2，如下實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于VSC 10的故障排除的方法。應(yīng)該理解地是，盡管參照?qǐng)D1所示的變換器臂20描述根據(jù)本發(fā)明的方法，但是根據(jù)本發(fā)明的方法稍作變動(dòng)亦適用于VSC 10的其他變換器臂20。
[0068]故障檢測(cè)裝置實(shí)施IX:網(wǎng)絡(luò)14的電壓和丨或電流特性的測(cè)量以確定IX:網(wǎng)絡(luò)14中是否存在故障44、46。當(dāng)故障檢測(cè)裝置檢測(cè)到IX:網(wǎng)絡(luò)14中的故障44、46時(shí)，如下所述實(shí)施主保護(hù)序列。
[0069]在主保護(hù)序列中，啟動(dòng)重新閉合計(jì)時(shí)器以對(duì)重新閉合時(shí)間計(jì)時(shí)并且如下所述實(shí)施主保護(hù)序列的第一子序列。
[0070]例如，通過(guò)局部地?cái)嚅_(kāi)％電路斷路器28或者遠(yuǎn)程地發(fā)送控制信號(hào)至％電路斷路器28來(lái)斷開(kāi)IX:電路斷路器28。斷開(kāi)IX:電路斷路器28中斷了來(lái)自…網(wǎng)絡(luò)12的電流的供應(yīng)，該電流的供應(yīng)經(jīng)由10為IX:網(wǎng)絡(luò)14中的故障提供能量。
[0071]將電壓源變換器10的IX:電力等級(jí)(即冊(cè)!" 01-(161-)設(shè)置為零，并且通過(guò)切換每個(gè)模塊34的開(kāi)關(guān)元件36，780 10被控制為與…網(wǎng)絡(luò)12交換無(wú)功功率。
[0072]實(shí)施第一子序列允許排除IX:網(wǎng)絡(luò)14中的故障，并且允許乂冗10在排除IX:網(wǎng)絡(luò)14中故障的過(guò)程中提供對(duì)八網(wǎng)絡(luò)12的⑷電壓電平的控制。10與⑷網(wǎng)絡(luò)12之間的無(wú)功功率的交換還允許10在排除IX:網(wǎng)絡(luò)14中故障的過(guò)程中保持被供能。
[0073]如果未經(jīng)過(guò)重新閉合時(shí)間，那么重復(fù)第一子序列。
[0074]在經(jīng)過(guò)重新閉合時(shí)間之后，如下所述實(shí)施主保護(hù)序列的第二子序列。
[0075]閉合％電路斷路器28，并且電壓源變換器10的％電力等級(jí)被設(shè)置為低于其故障前值的非零電平。
[0076]因?yàn)樵诘谝蛔有蛄衅陂g，10保持在被供能狀態(tài)，所以當(dāng)閉合％電路斷路器28以將10重新連接至IX:網(wǎng)絡(luò)14時(shí)，780 10能夠快速為IX:網(wǎng)絡(luò)14供給能量。
[0077]同時(shí)，通過(guò)切換每個(gè)模塊34的開(kāi)關(guān)元件363% 10被控制為與⑷網(wǎng)絡(luò)12交換無(wú)功功率，以便繼續(xù)保持73(: 10處于被供能狀態(tài)并且提供對(duì)⑷網(wǎng)絡(luò)12的⑷電壓電平的控制。
[0078]然后故障檢測(cè)裝置實(shí)施IX:網(wǎng)絡(luò)14的電壓和/或電流特性的測(cè)量以確定故障44、46是否還存在于IX:網(wǎng)絡(luò)14中。
[0079]如果故障44、46不再存在于IX:網(wǎng)絡(luò)14中，那么IX:網(wǎng)絡(luò)14的IX:電力等級(jí)被恢復(fù)為其故障前值，并且10恢復(fù)其轉(zhuǎn)換…網(wǎng)絡(luò)12與IX:網(wǎng)絡(luò)14之間電力的正常運(yùn)行。
[0080]然而，如果故障44、46仍然存在于IX:網(wǎng)絡(luò)14中，那么實(shí)施檢查以確定實(shí)施的主保護(hù)序列的次數(shù)是否低于預(yù)定數(shù)目。預(yù)定數(shù)目是通過(guò)主保護(hù)序列將％網(wǎng)絡(luò)14恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件的嘗試的最大數(shù)目，并且其可以取決于10和相關(guān)電力應(yīng)用的運(yùn)行需求而變化。
[0081]如果實(shí)施的主保護(hù)序列的次數(shù)低于預(yù)定數(shù)目，那么重復(fù)主保護(hù)序列以便再次嘗試將IX:網(wǎng)絡(luò)14恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件。
[0082]當(dāng)實(shí)施的主保護(hù)序列的次數(shù)超過(guò)預(yù)定數(shù)目時(shí)，斷開(kāi)IX:電路斷路器28，將電壓源變換器10的IX:電力等級(jí)設(shè)置為零，并且通過(guò)切換每個(gè)模塊34的開(kāi)關(guān)元件36來(lái)將10控制為與…網(wǎng)絡(luò)12交換無(wú)功功率。IX:電路斷路器28還被配置為不自動(dòng)地重新閉合。這允許通過(guò)與⑷網(wǎng)絡(luò)12持續(xù)的交換，10保持被供能，使得當(dāng)在以后閉合IX:電路斷路器28時(shí)，可以快速地為IX:網(wǎng)絡(luò)14供給能量。
[0083]當(dāng)故障檢測(cè)裝置最初檢測(cè)到IX:網(wǎng)絡(luò)14中的故障44、46時(shí)，還如下所述實(shí)施備用保護(hù)序列。
[0084]在DC網(wǎng)絡(luò)14中檢測(cè)到故障44、46之后，啟動(dòng)備用保護(hù)計(jì)時(shí)器以對(duì)備用保護(hù)時(shí)間計(jì)時(shí)。在已經(jīng)過(guò)備用保護(hù)時(shí)間之后，斷開(kāi)每個(gè)AC電路斷路器22。然后將VSC 10切換至電流阻斷狀態(tài)。
[0085]在主保護(hù)序列未能排除故障44、46時(shí)，備用保護(hù)序列允許排除DC網(wǎng)絡(luò)14中的故障44、46，并且從而保護(hù)VSC 10免受高故障電流影影響。
[0086]因而，根據(jù)本發(fā)明的方法提供為互連DC網(wǎng)絡(luò)14和AC網(wǎng)絡(luò)14的VSC 10排除故障44,46的可靠方式，而無(wú)需依賴(lài)于如主保護(hù)方法的從AC網(wǎng)絡(luò)12分離VSC 10。這允許在主保護(hù)序列期間在VSC 10與AC網(wǎng)絡(luò)12之間持續(xù)交換無(wú)功功率，以免除AC網(wǎng)絡(luò)12中AC欠電壓或過(guò)電壓的風(fēng)險(xiǎn)，欠電壓或過(guò)電壓可能導(dǎo)致AC網(wǎng)絡(luò)12中不希望的情形，諸如逐級(jí)跳閘。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的方法還提供在將DC網(wǎng)絡(luò)14恢復(fù)至其正常運(yùn)行條件之前，通過(guò)自動(dòng)地重新閉合所述或每個(gè)DC電路斷路器28為DC網(wǎng)絡(luò)14重新供給能量的方式。
[0088]如上所述并且如圖2所示，實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法所需的DC電路斷路器28的數(shù)目可以取決于VSC 10、AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14的布置而變化。
[0089]圖3以示意圖形式示出高阻抗接地VSC 10的一個(gè)變換器臂、AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14的第二種對(duì)稱(chēng)單極電路布置。圖3中VSC 10的第二布置、AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14與圖1所示的第一布置類(lèi)似，并且相似的特征共用相同的附圖標(biāo)記。在第二布置中，圖3所示的變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置與VSC 10的其他變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置類(lèi)似。
[0090]第二布置與第一布置的不同之處在于，在第二布置中:
[0091]每個(gè)AC端子26與變壓器30之間的接點(diǎn)限定高阻抗接地點(diǎn)48 ;并且
[0092]第一 DC端子16經(jīng)由第一 DC電路斷路器28被連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第一電極，而第二 DC端子18經(jīng)由第二 DC電路斷路器28被連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第二電極。
[0093]DC網(wǎng)絡(luò)14中的故障可以是包括涉及任一個(gè)電極的極-對(duì)-地故障44，或極-對(duì)-極故障46的形式，如圖3所示。
[0094]在DC網(wǎng)絡(luò)14中發(fā)生故障44、46的情況下，實(shí)施如上所述且如圖2所示的用于VSC10的故障排除的方法以排除故障44、46。在這個(gè)方法中，當(dāng)斷開(kāi)或閉合每個(gè)DC電路斷路器28時(shí)，有必要并行地切換兩個(gè)DC電路斷路器28。
[0095]圖4以示意圖形式示出高阻抗接地VSC 10的一個(gè)變換器臂、三相AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14的第三種對(duì)稱(chēng)單極電路布置。圖4中VSC 10,AC網(wǎng)絡(luò)12和DC網(wǎng)絡(luò)14的第三布置與圖3所示的第二布置類(lèi)似，并且相似的特征共用相同的附圖標(biāo)記。在第三布置中，圖3所示的變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置與VSC 10的其他變換器臂20的結(jié)構(gòu)和布置類(lèi)似。
[0096]第三布置與第二布置的不同之處在于，在第二布置中:
[0097]第一 DC端子16經(jīng)由DC電路斷路器28被連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第一電極，而第二DC端子18被直接地連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第二電極。
[0098]可以設(shè)想，在另一個(gè)實(shí)施例中，第一 DC端子16被直接地連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第一電極，而第二 DC端子18經(jīng)由DC電路斷路器28被連接至DC網(wǎng)絡(luò)14的第二電極。
[0099]DC網(wǎng)絡(luò)14中的故障可以是包括涉及任一電極的極-對(duì)-地故障44或極-對(duì)-極故障46的形式，如圖4所示。每個(gè)故障44、46可以導(dǎo)致DC網(wǎng)絡(luò)14和VSC 10中不同類(lèi)型的電流，其每種類(lèi)型的電流可以通過(guò)斷開(kāi)DC短路斷路器28而被中斷。
[0100]DC網(wǎng)絡(luò)的兩極之間的故障，即極-對(duì)-極故障46表示電流幅值方面DC側(cè)故障的最壞情形。通過(guò)斷開(kāi)％電路斷路器28(其本身與IX:故障電流的電流路徑串聯(lián))來(lái)中斷由極-對(duì)-極故障46引起的故障電流。
[0101〕 在涉及第一電極的極-對(duì)-地故障44的情況下，通過(guò)斷開(kāi)IX:電路斷路器28可以中斷最終的電容性放電電流。
[0102]在涉及第二電極的極-對(duì)-地故障44的情況下，極-對(duì)-地故障44將經(jīng)受持久電流，其與第二極-對(duì)-地中所存儲(chǔ)能量的放電相關(guān)聯(lián)。然而，由于10是通過(guò)高阻抗接地點(diǎn)48接地的，所以將流過(guò)IX:網(wǎng)絡(luò)14的放電電流的大部分也將流過(guò)穿過(guò)10的路徑。這允許連接至第一電極的％電路斷路器28被斷開(kāi)以便中斷與第二電極相關(guān)的電流。
[0103]在IX:網(wǎng)絡(luò)14中發(fā)生故障44、46的情況下，實(shí)施如上所述且如圖2所示的用于乂冗10的故障排除的方法以排除故障44、46。
【權(quán)利要求】
1.一種故障排除的方法，用于互連DC網(wǎng)絡(luò)和AC網(wǎng)絡(luò)的電壓源變換器，所述電壓源變換器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)DC電路中斷設(shè)備被連接到所述DC網(wǎng)絡(luò)，所述方法包括以下步驟: (a)檢測(cè)所述DC網(wǎng)絡(luò)中的故障； (b)實(shí)施主保護(hù)序列，其中實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟包括實(shí)施第一子序列，所述第一子序列包括以下步驟: 1.斷開(kāi)所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備， ?.將所述電壓源變換器的DC電力等級(jí)設(shè)置為零， ii1.控制所述電壓源變換器以與所述AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟包括以下步驟: a.對(duì)重新閉合時(shí)間計(jì)時(shí)； b.實(shí)施所述第一子序列； c.檢查是否已經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間；以及 d.如果未經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間，那么重復(fù)所述第一子序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟還包括:如果已經(jīng)過(guò)所述重新閉合時(shí)間，那么實(shí)施第二子序列的步驟，所述第二子序列包括以下步驟: 1.閉合所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備； ?.將所述電壓源變換器的DC電力等級(jí)設(shè)置為低于所述電壓源變換器的故障前DC電力等級(jí)的非零電平； ii1.控制所述電壓源變換器以與所述AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率； iv.檢測(cè)所述故障是否還存在于所述DC網(wǎng)絡(luò)中； V.如果在所述DC網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有檢測(cè)到所述故障，那么將所述電壓源變換器的所述DC電力等級(jí)恢復(fù)為其故障前值，以及如果在所述DC網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到所述故障，那么重復(fù)實(shí)施所述主保護(hù)序列的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中如果在所述DC網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到所述故障并且如果已實(shí)施所述主保護(hù)序列的次數(shù)低于預(yù)定數(shù)目，那么重復(fù)所述主保護(hù)序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟: 當(dāng)已實(shí)施所述主保護(hù)序列的次數(shù)等于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)， 1.斷開(kāi)所述DC電路中斷設(shè)備或每個(gè)DC電路中斷設(shè)備； ?.將所述電壓源變換器的DC電力等級(jí)設(shè)置為零； ii1.控制所述電壓源變換器以與所述AC網(wǎng)絡(luò)交換無(wú)功功率。
6.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述電壓源變換器經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)AC電路中斷設(shè)備被連接到所述AC網(wǎng)絡(luò)，所述方法還包括實(shí)施備用保護(hù)序列的步驟，所述備用保護(hù)序列包括以下步驟: a.在檢測(cè)所述DC網(wǎng)絡(luò)中的故障的步驟之后，對(duì)備用保護(hù)時(shí)間計(jì)時(shí)； b.在已經(jīng)過(guò)所述備用保護(hù)時(shí)間之后，斷開(kāi)所述AC電路中斷設(shè)備或每個(gè)AC電路中斷設(shè)備; c.將所述電壓源變換器切換至電流阻斷狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK104488156SQ201380038971
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月24日
【發(fā)明者】卡爾·大衛(wèi)·巴爾克 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司