升壓型直流自耦變壓器的直流故障清除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓直流(HVDC)輸電領(lǐng)域，具體涉及一種使用直流變壓器的直流傳輸線(xiàn)路故障清除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展，輸電技術(shù)正面臨空前的發(fā)展局面。由于直流輸電具有送電距離遠(yuǎn)、送電容量大、控制靈活等特點(diǎn)，未來(lái)一、二十年內(nèi)，高壓直流輸電將在遠(yuǎn)距離大容量輸電和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)兩方面在我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中起到十分重要的作用。
[0003]基于輸電線(xiàn)路電壓升高或降低的需求，直流變壓器將成為未來(lái)高壓直流系統(tǒng)中的一種基本的組件。例如，高海拔地區(qū)直流輸電線(xiàn)路的直流輸電電壓較低，低海拔地區(qū)直流輸電線(xiàn)路的直流輸電電壓較高，升壓型直流變壓器就可以應(yīng)用在使用單方向功率傳輸?shù)膱?chǎng)合，可以將來(lái)自高海拔地區(qū)直流輸電線(xiàn)路的較低直流輸電電壓在低海拔地區(qū)升高至較高的電壓等級(jí)(比如從400kV到800kV)并連接至另一條直流輸電線(xiàn)路。
[0004]目前直流變壓器還沒(méi)在高壓直流系統(tǒng)中得到實(shí)際的實(shí)用。申請(qǐng)人本人早先的發(fā)明中，提出了升壓型直流自耦變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為混合型直流自耦變壓器，如圖1所示。混合型直流自耦變壓器由3部分組成:電壓源變流器VSCl1、電網(wǎng)換相變流器LCC12和換流變壓器13。VSC和LCC的交流側(cè)通過(guò)換流變壓器13連接在一起。VSC逆變器11的直流側(cè)連接在低壓直流線(xiàn)路和中性線(xiàn)(或地線(xiàn))之間；LCC整流器12的直流側(cè)連接在高壓直流線(xiàn)路和低壓直流線(xiàn)路之間；低壓直流線(xiàn)路、LCC整流器12的低電壓直流端和VSC逆變器11的高電壓直流端連接在一起；LCC整流器12的交流側(cè)和VSC逆變器11的交流側(cè)通過(guò)中間交流變壓器13連接在一起。
[0005]由于直流自耦變壓器的低壓側(cè)和高壓側(cè)之間沒(méi)有電氣隔離，當(dāng)直流短路故障發(fā)生的時(shí)候，亟需一種方案可以清除短路電流并隔離故障線(xiàn)路。到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)本領(lǐng)域研究人員對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究和討論。
[0006]一般地，由兩個(gè)常規(guī)VSC換流器組成的直流自耦變壓器不能消除高直流電壓側(cè)發(fā)生的直流短路電流，這是因?yàn)槎搪冯娏鲗⑼ㄟ^(guò)VSC中開(kāi)關(guān)器件的反并聯(lián)二極管導(dǎo)通。然而，對(duì)于如圖1所示的混合型升壓直流自耦變壓器，其中的基于晶閘管的電網(wǎng)換相換流器LCC提供了實(shí)現(xiàn)直流故障清除的可能性。對(duì)于發(fā)生在直流低壓側(cè)的直流故障，因?yàn)長(zhǎng)CC變流器中的晶閘管將阻斷VSC的交流側(cè)的電流通路，和高電壓線(xiàn)路側(cè)的直流電流通路，混合型直流自耦變壓器不提供短路電流。然而對(duì)于發(fā)生在高電壓線(xiàn)路側(cè)的直流故障，仍然需要設(shè)計(jì)特殊的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)直流故障的清除。
[0007]因此，如何設(shè)計(jì)一種控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高電壓線(xiàn)路側(cè)直流故障的清除，從而提高高壓直流變壓器的可靠性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種升壓型直流自耦變壓器的直流故障清除方法，可以通過(guò)變壓器清除和隔離短路故障，從而提高了直流變壓器的可靠性。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0010]一種升壓型直流自耦變壓器的直流故障清除方法，所述直流自耦變壓器包括電壓源變流器(VSC)、電網(wǎng)換相變流器(LCC)和換流變壓器，所述電壓源變流器的直流側(cè)連接在低壓直流線(xiàn)路和中性線(xiàn)或地線(xiàn)之間，所述電網(wǎng)換相變流器的直流側(cè)連接在高壓直流線(xiàn)路和低壓直流線(xiàn)路之間，所述低壓直流線(xiàn)路、所述電網(wǎng)換相變流器的低電壓直流端和所述電壓源變流器的高電壓直流端連接在一起，所述電網(wǎng)換相變流器的交流側(cè)和所述電壓源變流器的交流側(cè)通過(guò)所述換流變壓器連接在一起；當(dāng)檢測(cè)到直流故障時(shí)，將所述電網(wǎng)換相變流器由整流器模式轉(zhuǎn)換為逆變器模式。
[0011]優(yōu)選地，將所述電網(wǎng)換相變流器的觸發(fā)角移相至大于90度。
[0012]優(yōu)選地，所述電壓源變流器由逆變器模式轉(zhuǎn)換為整流器模式。
[0013]優(yōu)選地，將所述電壓源變流器的調(diào)制度增加。
[0014]優(yōu)選地，將所述電壓源變流器的調(diào)制度增加至最大值。
[0015]優(yōu)選地，在所述電壓源變流器交流側(cè)的每一相引入使該相交流電流趨近于降低的電壓。
[0016]優(yōu)選地，通過(guò)控制各個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)閥組的導(dǎo)通和關(guān)斷，來(lái)引入使該相交流電流趨近于降低的電壓。
[0017]優(yōu)選地，基于所述電壓源變流器的交流側(cè)電流，來(lái)控制各個(gè)所述IGBT閥組的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0018]優(yōu)選地，所述電壓源變流器由多個(gè)連接于低壓直流端子和交流端子間的低壓側(cè)IGBT閥組和多個(gè)連接于中性線(xiàn)端子和交流端子間的中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組組成；分別檢測(cè)流過(guò)所述電壓源變流器的交流側(cè)的每一相的電流方向，并根據(jù)電流方向進(jìn)行如下操作:如果檢測(cè)到某一相電流從所述電壓源變流器交流端子流向所述換流變壓器，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)IGBT閥組關(guān)斷，同時(shí)將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組導(dǎo)通；如果檢測(cè)到某一相電流從所述換流變壓器流向所述電壓源變流器交流端子，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)IGBT閥組導(dǎo)通，并且將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組關(guān)斷。
[0019]優(yōu)選地，所述電壓源變流器為三相半橋型兩電平電壓源變流器、三相全橋型兩電平電壓源變流器或三電平電壓源變流器。
[0020]優(yōu)選地，所述電壓源變流器為半橋型模塊化多電平電壓源變流器；所述半橋型模塊化多電平電壓源變流器由多個(gè)連接于低壓直流端子和交流端子間的低壓側(cè)子模塊和多個(gè)連接于中性線(xiàn)端子和交流端子間的中性線(xiàn)側(cè)子模塊組成；所述子模塊由一個(gè)電容器、一個(gè)與所述電容器串聯(lián)的串聯(lián)IGBT和一個(gè)與所述電容器和所述串聯(lián)IGBT并聯(lián)的并聯(lián)IGBT組成；當(dāng)檢測(cè)到直流故障時(shí)，將所有所述子模塊中的所述串聯(lián)IGBT關(guān)斷；分別檢測(cè)流過(guò)所述電壓源變流器的交流側(cè)的每一相的電流方向，并根據(jù)電流方向進(jìn)行如下操作:如果檢測(cè)到某一相電流從所述電壓源變流器交流端子流向所述換流變壓器，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)子模塊中的所述并聯(lián)IGBT關(guān)斷，同時(shí)將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)子模塊中的所述并聯(lián)IGBT導(dǎo)通；如果檢測(cè)到某一相電流從所述換流變壓器流向所述電壓源變流器交流端子，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)子模塊中的所述并聯(lián)IGBT導(dǎo)通，并且將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)子模塊中的所述并聯(lián)IGBT關(guān)斷。[0021 ] 優(yōu)選地，所述電網(wǎng)換相變流器為晶閘管變流器。
[0022]優(yōu)選地，所述電網(wǎng)換相變流器為6脈動(dòng)變流器或12脈動(dòng)變流器。
[0023]本發(fā)明還提供了一種升壓型直流自耦變壓器的直流故障清除方法，所述直流自耦變壓器包括電壓源變流器、電網(wǎng)換相變流器和換流變壓器所述電壓源變流器的直流側(cè)連接在低壓直流線(xiàn)路和中性線(xiàn)或地線(xiàn)之間，所述電網(wǎng)換相變流器的直流側(cè)連接在高壓直流線(xiàn)路和低壓直流線(xiàn)路之間，所述低壓直流線(xiàn)路、所述電網(wǎng)換相變流器的低電壓直流端和所述電壓源變流器的高電壓直流端連接在一起，所述電網(wǎng)換相變流器的交流側(cè)和所述電壓源變流器的交流側(cè)通過(guò)所述換流變壓器連接在一起；當(dāng)檢測(cè)到直流故障時(shí)，將所述電網(wǎng)換相變流器進(jìn)行閉鎖操作，并且在所述電壓源變流器交流側(cè)的每一相引入使該相交流電流趨近于降低的電壓。
[0024]優(yōu)選地，通過(guò)控制各個(gè)IGBT閥組的導(dǎo)通和關(guān)斷，來(lái)引入使該相交流電流趨近于降低的電壓。
[0025]優(yōu)選地，基于所述電壓源變流器的交流側(cè)電流，來(lái)控制各個(gè)所述IGBT閥組的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0026]優(yōu)選地，所述電壓源變流器由多個(gè)連接于低壓直流端子和交流端子間的低壓側(cè)IGBT閥組和多個(gè)連接于中性線(xiàn)端子和交流端子間的中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組組成；分別檢測(cè)流過(guò)所述電壓源變流器的交流側(cè)的每一相的電流方向，并根據(jù)電流方向進(jìn)行如下操作:如果檢測(cè)到某一相電流從所述電壓源變流器交流端子流向所述換流變壓器，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)IGBT閥組關(guān)斷，同時(shí)將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組導(dǎo)通；如果檢測(cè)到某一相電流從所述換流變壓器流向所述電壓源變流器交流端子，則將連接該相的所述低壓直流側(cè)IGBT閥組導(dǎo)通，并且將連接該相的所述中性線(xiàn)側(cè)IGBT閥組關(guān)斷。
[0027]優(yōu)選地，所述電壓源變流器為三相半橋型兩電平電壓源變流器、三相全橋型兩電平電壓源變流器或三電平電