本發(fā)明涉及直流電網(wǎng)線路故障恢復(fù)方法，屬于直流輸電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著可再生能源發(fā)電的發(fā)展及用戶對(duì)電能要求的不斷提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)同時(shí)面臨發(fā)電端與用電負(fù)荷的隨機(jī)性波動(dòng)。傳統(tǒng)交流電網(wǎng)采用無(wú)功補(bǔ)償穩(wěn)定電壓，依靠交流斷路器實(shí)現(xiàn)潮流調(diào)整，已難以滿足可再生能源發(fā)電和負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)快速反應(yīng)的要求。而直流電網(wǎng)中，電壓源換流器可以限制電壓波動(dòng)；基于電力電子技術(shù)的直流斷路器可毫秒級(jí)分?jǐn)嚯娏?，配合控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)潮流的快速調(diào)整。因此，建立直流電網(wǎng)，將可再生能源與傳統(tǒng)能源廣域互聯(lián)，可以充分實(shí)現(xiàn)多種能源形式、多時(shí)間尺度、大空間跨度、多用戶類型之間的互補(bǔ)，是未來(lái)電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。

如圖1所示，為目前較為典型的直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩個(gè)換流站的直流側(cè)之間為直流輸電線路，直流輸電線路的兩端設(shè)置有直流斷路器，換流站的交流側(cè)與外部的交流電網(wǎng)之間有交流斷路器。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)直流電網(wǎng)研究處于初步發(fā)展階段，對(duì)直流電網(wǎng)線路故障快速恢復(fù)方法研究不多，未見具體可行的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供三種直流電網(wǎng)線路故障恢復(fù)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：一種直流電網(wǎng)線路故障恢復(fù)方法，所述故障恢復(fù)方法專用于半橋型主接線方式且換流站僅連接一條直流線路，所述故障恢復(fù)方法包括以下步驟：

(1)直流線路保護(hù)動(dòng)作后，跳開故障線路的直流斷路器；

(2)對(duì)應(yīng)的換流器切換到零功率狀態(tài)；

(3)經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離，重合所述直流斷路器，恢復(fù)故障線路的原傳輸功率值；

(4)如果故障仍存在，那么，再次跳開并鎖定所述直流斷路器，閉鎖對(duì)應(yīng)的換流器，跳開并鎖定對(duì)應(yīng)的交流斷路器。

所述零功率狀態(tài)為換流器處于解鎖狀態(tài)，但是不傳輸功率。

一種直流電網(wǎng)線路故障恢復(fù)方法，所述故障恢復(fù)方法專用于全橋型主接線方式且換流站僅連接一條直流線路，所述故障恢復(fù)方法包括以下步驟：

(1)直流線路保護(hù)動(dòng)作后，對(duì)應(yīng)的換流器切換為閉鎖狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障隔離；

(2)經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離，解鎖所述換流器，恢復(fù)故障線路原傳輸功率值；

(3)如果故障仍存在，那么，跳開并鎖定對(duì)應(yīng)的直流斷路器，閉鎖所述換流器，跳開并鎖定對(duì)應(yīng)的交流斷路器。

一種直流電網(wǎng)線路故障恢復(fù)方法，所述故障恢復(fù)方法專用于換流站連接有多條直流線路，所述故障恢復(fù)方法包括以下步驟：

(1)直流線路保護(hù)動(dòng)作后，跳開故障線路的直流斷路器；

(2)調(diào)整換流器的輸出功率，維持非故障線路的穩(wěn)定運(yùn)行；

(3)經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離，重合所述直流斷路器，恢復(fù)故障線路的原傳輸功率值；

(4)如果故障仍存在，那么，再次跳開并鎖定所述直流斷路器，并調(diào)節(jié)換流器的輸出功率，維持非故障線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

直流電網(wǎng)發(fā)生線路故障時(shí)，直流線路保護(hù)快速識(shí)別發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)結(jié)合換流器主接線方式和運(yùn)行狀態(tài)的各種工況，通過換流器控制系統(tǒng)、直流斷路器、交流斷路器進(jìn)行合理、靈活的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)直流電網(wǎng)系統(tǒng)，保證了直流電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和可用率。為規(guī)劃中的直流電網(wǎng)工程提供了的具體可行的技術(shù)方案，針對(duì)運(yùn)行中的各種工況提出了具有針對(duì)性的快速恢復(fù)方案，保證了直流電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和可用率。

附圖說明

圖1是直流電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是半橋型開環(huán)運(yùn)行方式下的線路故障快速恢復(fù)時(shí)序圖；

圖3是全橋型開環(huán)運(yùn)行時(shí)線路故障快速恢復(fù)時(shí)序圖；

圖4是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)線路故障快速恢復(fù)時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

直流電網(wǎng)發(fā)生線路故障時(shí)，直流線路保護(hù)快速識(shí)別發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)結(jié)合換流器主接線方式和運(yùn)行狀態(tài)的各種工況，通過換流器控制系統(tǒng)、直流斷路器、交流斷路器進(jìn)行合理、靈活的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)直流電網(wǎng)系統(tǒng)，保證了直流電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和可用率。

直流電網(wǎng)配置的直流線路保護(hù)為行波保護(hù)、電壓突變量保護(hù)、暫態(tài)量保護(hù)在故障發(fā)生的3ms內(nèi)可靠、快速動(dòng)作出口，通過高速光纖總線將動(dòng)作信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)、直流斷路器和交流斷路器。

關(guān)于直流電網(wǎng)的故障判定策略屬于常規(guī)技術(shù)，并且不是本發(fā)明的保護(hù)范圍，這里就不再詳細(xì)說明。以下對(duì)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)對(duì)故障的處理以及后續(xù)的恢復(fù)運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)說明。

針對(duì)半橋型開環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，即半橋型主接線方式且換流站僅連接一條直流線路運(yùn)行時(shí)，由于半橋型換流器無(wú)法依靠換流器本身隔離故障，只能依賴直流斷路器實(shí)現(xiàn)故障隔離，所以，在這種運(yùn)行方式下，直流電網(wǎng)線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序和步驟具體為：

步驟1：直流線路保護(hù)快速動(dòng)作后，直接將動(dòng)作信號(hào)傳輸給直流斷路器，快速跳開故障線路的直流斷路器；

步驟2：直流線路保護(hù)快速動(dòng)作后將動(dòng)作信號(hào)傳輸給直流控制系統(tǒng)，直流控制系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)功率參考值或電壓參考值等系統(tǒng)參數(shù)，將換流器轉(zhuǎn)為零功率狀態(tài)，即換流器處于解鎖狀態(tài)，但不傳輸功率；

步驟3：經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離(根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定具體的時(shí)間)，重合直流斷路器，然后控制系統(tǒng)快速恢復(fù)故障線路的原傳輸功率值；

步驟4：判斷故障是否仍舊存在，如果故障仍存在，比如控制系統(tǒng)判定重啟不成功或保護(hù)系統(tǒng)識(shí)別為永久故障，則再次跳開并鎖定直流斷路器，閉鎖與該故障線路對(duì)應(yīng)的換流器，以及跳開并鎖定與該換流器對(duì)應(yīng)的交流斷路器；待故障確認(rèn)清除后，重新解鎖系統(tǒng)；如果故障不存在，則故障線路恢復(fù)正常運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。半橋型開環(huán)運(yùn)行方式下的線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序如圖2所示。

針對(duì)全橋型開環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，即全橋型主接線方式且換流站僅連接一條直流線路運(yùn)行時(shí)，全橋型換流器可由換流器本身的閉鎖狀態(tài)實(shí)現(xiàn)隔離故障，那么，在這種運(yùn)行方式下，直流電網(wǎng)線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序和步驟具體為：

步驟1：直流線路保護(hù)快速動(dòng)作，將動(dòng)作信號(hào)傳輸給直流控制系統(tǒng)，直流控制系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)與故障線路對(duì)應(yīng)的換流器的功率參考值或電壓參考值等系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算并輸出調(diào)制信號(hào)使對(duì)應(yīng)的換流器進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障隔離；

步驟2：經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離(根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定具體的時(shí)間)，控制系統(tǒng)快速解鎖換流器，恢復(fù)故障線路原傳輸功率值；

步驟3：判斷故障是否仍舊存在，如果故障仍存在，比如控制系統(tǒng)判定重啟不成功或保護(hù)識(shí)別為永久故障，則跳開并鎖定與故障線路對(duì)應(yīng)的直流斷路器，閉鎖該換流器，跳開并鎖定對(duì)應(yīng)的交流斷路器；待故障確認(rèn)清除后，重新解鎖系統(tǒng)；如果故障不存在，則故障線路恢復(fù)正常運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。全橋型開環(huán)運(yùn)行時(shí)線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序如圖3所示。

針對(duì)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，即半橋型主接線方式且換流站連接多條直流線路運(yùn)行，或者全橋型主接線方式且換流站連接多條直流線路運(yùn)行時(shí)，直流電網(wǎng)線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序和步驟具體為：

步驟1：直流線路保護(hù)快速動(dòng)作后，直接將動(dòng)作信號(hào)傳輸給故障線路對(duì)應(yīng)的直流斷路器，快速跳開該直流斷路器；

步驟2：直流控制系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)功率參考值或電壓參考值等系統(tǒng)參數(shù)，調(diào)整換流器的功率，避免直流電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大的功率擾動(dòng)，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，即通過調(diào)整換流器的功率來(lái)維持非故障線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行；

步驟3：經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的故障線路去游離(根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定具體的時(shí)間)，重合直流斷路器，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)故障線路的原輸送功率值；

步驟4：如果控制系統(tǒng)判定重啟不成功或保護(hù)識(shí)別為永久故障，則再次跳開并鎖定直流斷路器，控制系統(tǒng)再次進(jìn)行步驟2操作，即直流控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)功率參考值或電壓參考值等系統(tǒng)參數(shù)來(lái)調(diào)整換流器的功率，來(lái)維持非故障線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行；待故障確認(rèn)清除后，重新解鎖故障線路。環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)線路故障快速恢復(fù)的時(shí)序如圖4所示。

實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)故障恢復(fù)方法可用嵌入式工業(yè)控制平臺(tái)或PC裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩種裝置是直流輸電領(lǐng)域常用的裝置，這里就不再詳細(xì)說明。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。