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)計且操作為具有兩個終端(也稱為換流站)的點對點系統(tǒng)。高壓直流輸電系統(tǒng)的一個主要缺點是:僅在兩個終端之間的功率交換是有限的。
[0003]多端直流輸電系統(tǒng)具有多于兩個換流站。換流站具有兩種運行模式。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)運行的討論中，其中一個問題是保護(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。一個主要問題是:即使是遠(yuǎn)程故障，直流電壓也會大幅下降。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]在一個方面，本發(fā)明的實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)的換流站的運行狀態(tài)。
[0008]在一些實施例中，每個換流站具有陽極側(cè)和陰極側(cè)。本發(fā)明實施例的方法進(jìn)一步包括:判斷相應(yīng)換流站的每一個的陽極側(cè)和陰極側(cè)上是否出現(xiàn)直流短路。
[0009]在一些實施例中，本發(fā)明的實施例的方法進(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，如果換流站原本是用作逆變站，保持換流站的運行狀態(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]在一些實施例中，本發(fā)明額實施例的方法進(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，如果換流站原本是用作整流站，保持換流站的運行狀態(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行狀態(tài)。
[0012]在一些實施例中，本發(fā)明的實施例的方法包括:當(dāng)故障輸電線路的另一端連接到整流站時，保持換流站的運行狀態(tài)。在一些實施例中，本發(fā)明的實施例的方法包括:當(dāng)故障輸電線路的另一端連接到逆變站時，將換流站的運行模式從逆變模式變換為整流模式。
[0013]在一些實施例中，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]在一些實施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:以一定時間間隔重復(fù)該方法，直到?jīng)]有直流短路故障。
[0015]在一些實施例中，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，在一定時間內(nèi)保持相應(yīng)換流站的觸發(fā)角大致不變，以實現(xiàn)電弧去離子化。
[0016]在一些實施例中，在通訊中斷期間，應(yīng)用本發(fā)明的方法。
[0017]在另一個方面，本發(fā)明的實施例在每個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，確定換流站的運行狀態(tài)。
[0018]在一些實施例中，每個換流站具有陽極側(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，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行狀態(tài)從整流模式變換為逆變模式。
[0021]在一些實施例中，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，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行狀態(tài)。
[0022]在一些實施例中，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，保持換流站的運行狀態(tài)。
[0023]在一些實施例中，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)換流站的運行模式從逆變模式變換為整流模式。
[0024]在一些實施例中，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，在一定時間內(nèi)保持換流站的觸發(fā)角，以實現(xiàn)電弧通道的去離子化。
[0026]在一些實施例中，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)換流站至正常運行。
[0027]在一些實施例中，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)明的又一個方面，提供了包括本發(fā)明控制器的換流站。
[0029]在又一個方面，本發(fā)明提供了一種多端直流系統(tǒng)，包括多個串聯(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。
[0030]實施本說明書所描述的主題的特定實施例以實現(xiàn)一個或多個下述優(yōu)點。
[0031]當(dāng)結(jié)合附圖時，本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點可以通過下述具體的示例性實施例的描述理解，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，其中:
[0033]圖1是多端直流系統(tǒng)的一個終端(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施例進(jìn)行說明。但是應(yīng)當(dāng)理解，所給出的所有這些實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，作為一個實施例的一部分說明或描述的特征可以和另一個實施例一起使用，以得到又一個實施例。為了清楚起見，本說明書中并沒有描述實際實施