本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)及其故障恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

日前，隨著化石能源的日益枯竭和改善環(huán)境壓力的日益增加，中國(guó)乃至世界均面臨著能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，大規(guī)模開發(fā)和利用新能源勢(shì)在必行。柔性直流輸電，是采用電壓源型換流器，可以獨(dú)立、快速控制控制有功功率和無(wú)功功率，從而提高柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制柔性直流輸電系統(tǒng)頻率和電壓的波動(dòng)，提高新能源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)交流的穩(wěn)態(tài)性能。

隨著柔性直流輸電往更高電壓和更大容量發(fā)展，柔性直流輸電應(yīng)用于架空線輸電實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源資源優(yōu)化配置的客觀要求，也是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。但是，由于架空線發(fā)生故障的概率較高，雷擊等原因可能導(dǎo)致線路桿塔等的過(guò)電壓擊穿，發(fā)生直流線路瞬時(shí)性短路故障現(xiàn)象，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)在發(fā)生線路故障后，如何最短的時(shí)間內(nèi)隔離故障和快速恢復(fù)，是輸電工程應(yīng)用中急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的柔性直流輸電系統(tǒng)，在發(fā)生短路故障現(xiàn)象時(shí)，無(wú)法隔離故障和快速恢復(fù)的問(wèn)題。本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)及其故障恢復(fù)方法，通過(guò)在直流線路上配置直流斷路器和故障恢復(fù)單元，在直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，故障恢復(fù)單元能夠使線路受控充電，有效避免空充直流線路出現(xiàn)的電壓振蕩過(guò)電壓情況，且減小直流線路故障恢復(fù)過(guò)程中的擾動(dòng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)單可靠，具有良好的應(yīng)用前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于：包括多個(gè)換流站，各換流站連接有一條或多條直流線路，所述直流線路的一側(cè)或兩側(cè)配置有相串聯(lián)的直流斷路器、故障恢復(fù)單元，所述故障恢復(fù)單元，包括相并聯(lián)的電阻與機(jī)械開關(guān)。

前述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于：所述直流斷路器用于實(shí)現(xiàn)直流線路與換流站的連接或斷開；所述故障恢復(fù)單元用于避免空充直流線路出現(xiàn)的電壓振蕩過(guò)電壓故障，減小直流線路在故障恢復(fù)過(guò)程中存在的擾動(dòng)。

前述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于：在任一條直流線路正常運(yùn)行時(shí)，該條直流線路上故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)處于合位，當(dāng)與故障恢復(fù)單元串聯(lián)的直流斷路器斷開后，允許斷開該故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)；

當(dāng)任一條直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，若該條直流線路上直流斷路器的一端帶電時(shí)，該直流斷路器在合閘前，先斷開與其串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)；在該條直流線路帶電后，再合上故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)。

基于上述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于：當(dāng)任一條直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，若該條直流線路上直流斷路器的一端帶電時(shí)，恢復(fù)過(guò)程包括以下步驟，

步驟（A），實(shí)時(shí)監(jiān)聽接收直流斷路器合閘命令，若接收到直流斷路器合閘命令，則執(zhí)行步驟（B）；否則，繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)聽直流斷路器合閘命令；

步驟（B），判斷與該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)是否為分位，若為分位，則執(zhí)行步驟（D）；否則，執(zhí)行步驟（C）；

步驟（C），斷開該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)，并執(zhí)行步驟（D）；

步驟（D），將該直流斷路器進(jìn)行合閘操作，并執(zhí)行步驟（E）；

步驟（E），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流斷路器所在直流線路的電壓是否上升至電壓設(shè)定值Uset，若上升至電壓設(shè)定值Uset，則執(zhí)行步驟（F）；否則，繼續(xù)監(jiān)測(cè)直流斷路器所在直流線路的電壓；

步驟（F），合上該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)。

前述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于：步驟（E），電壓設(shè)定值Uset為直流斷路器所在直流線路上直流額定電壓的M倍，其中，0<M≤1。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)及其故障恢復(fù)方法，通過(guò)在直流線路上配置直流斷路器和故障恢復(fù)單元，在直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，故障恢復(fù)單元能夠使線路受控充電，有效避免空充直流線路出現(xiàn)的電壓振蕩過(guò)電壓情況，且減小直流線路故障恢復(fù)過(guò)程中的擾動(dòng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)單可靠，故障恢復(fù)過(guò)程簡(jiǎn)單、有效、適用于工程應(yīng)用，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)一實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)一實(shí)施例故障恢復(fù)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)，包括多個(gè)換流站，各換流站連接有一條或多條直流線路，所述直流線路一側(cè)或兩側(cè)配置相串聯(lián)的直流斷路器、故障恢復(fù)單元，所述直流斷路器用于實(shí)現(xiàn)直流線路與換流站的連接或斷開，所述故障恢復(fù)單元，用于避免空充直流線路出現(xiàn)的電壓振蕩過(guò)電壓故障，減小直流線路在故障恢復(fù)過(guò)程中存在的擾動(dòng)，包括相并聯(lián)的電阻與機(jī)械開關(guān)。

在任一條直流線路正常運(yùn)行時(shí)，該條直流線路上故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)處于合位，當(dāng)與故障恢復(fù)單元串聯(lián)的直流斷路器斷開后，允許斷開該故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)；當(dāng)任一條直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，若該條直流線路上直流斷路器的一端帶電時(shí)，該直流斷路器在合閘前，先斷開與其串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)；在該條直流線路帶電后，再合上故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)。

本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，當(dāng)任一條直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，若該條直流線路上直流斷路器的一端帶電時(shí)，恢復(fù)過(guò)程包括以下步驟，

步驟（A），實(shí)時(shí)監(jiān)聽接收直流斷路器合閘命令，若接收到直流斷路器合閘命令，則執(zhí)行步驟（B）；否則，繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)聽直流斷路器合閘命令；

步驟（B），判斷與該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)是否為分位，若為分位，則執(zhí)行步驟（D）；否則，執(zhí)行步驟（C）；

步驟（C），斷開該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)，并執(zhí)行步驟（D）；

步驟（D），將該直流斷路器進(jìn)行合閘操作，并執(zhí)行步驟（E）；

步驟（E），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流斷路器所在直流線路的電壓是否上升至電壓設(shè)定值Uset，若上升至電壓設(shè)定值Uset，則執(zhí)行步驟（F）；否則，繼續(xù)監(jiān)測(cè)直流斷路器所在直流線路的電壓，所述電壓設(shè)定值Uset為直流斷路器所在直流線路上直流額定電壓的M倍，其中，0<M≤1；

步驟（F），合上該直流斷路器相串聯(lián)的故障恢復(fù)單元內(nèi)的機(jī)械開關(guān)。

如圖1所示，本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)的一實(shí)施例的系統(tǒng)框圖，包括三個(gè)換流站S1、S2和S3，以及實(shí)現(xiàn)三個(gè)換流站連接的兩條直流線路L1和L2，直流線路L1由正極線路L1P和負(fù)極線路L1N組成，直流線路L2由正極線路L2P和負(fù)極線路L2N組成，直流線路L1和L2的兩端部均配置直流斷路器；正極線路L1P近換流站S1配置直流斷路器B1，近換流站S2配置直流斷路器B5；負(fù)極線路L1N近換流站S1配置直流斷路器B2，近換流站S2配置直流斷路器B6；正極線路L2P近換流站S1配置直流斷路器B3，近換流站S3配置直流斷路器B7；負(fù)極線路L2N近換流站S1配置直流斷路器B4，近換流站S3配置直流斷路器B8；直流線路L1和L2的近換流站S1側(cè)還配置故障恢復(fù)單元H1、H2、H3、H4，其中，故障恢復(fù)單元H1與直流斷路器B1串聯(lián)，故障恢復(fù)單元H2與直流斷路器B2串聯(lián)，故障恢復(fù)單元H3與直流斷路器B3串聯(lián)，故障恢復(fù)單元H4與直流斷路器B4串聯(lián)，所述的故障恢復(fù)單元H1、H2、H3、H4均通過(guò)電阻R與機(jī)械開關(guān)K并聯(lián)組成。

當(dāng)任一直流線路運(yùn)行時(shí)，直流線路上配置的故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)處于合位，如圖1所示，當(dāng)直流線路L1運(yùn)行時(shí)，即直流線路兩端部的直流斷路器B1、B2、B5、B6均為合位，直流線路L1上配置的故障恢復(fù)單元H1、H2的機(jī)械開關(guān)K應(yīng)處于合位。

與故障恢復(fù)單元串聯(lián)的直流斷路器斷開后，才允許斷開故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)K，如圖1所示，故障恢復(fù)單元H1中的機(jī)械開關(guān)K斷開前，應(yīng)先斷開與之串聯(lián)的直流斷路器B1；故障恢復(fù)單元H2中的機(jī)械開關(guān)K斷開前，應(yīng)先斷開與之串聯(lián)的直流斷路器B2；故障恢復(fù)單元H3中的機(jī)械開關(guān)K斷開前，應(yīng)先斷開與之串聯(lián)的直流斷路器B3；故障恢復(fù)單元H4中的機(jī)械開關(guān)K斷開前，應(yīng)先斷開與之串聯(lián)的直流斷路器B4。

當(dāng)任一條直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，若該條直流線路上直流斷路器一端帶電時(shí)，合閘前先斷開與其串聯(lián)的故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)，直流線路帶電后合上故障恢復(fù)單元的機(jī)械開關(guān)，如圖1所示，直流斷路器B1與故障恢復(fù)單元H1串聯(lián)，當(dāng)直流斷路器B1連接的直流母線帶電時(shí)，此時(shí)，直流斷路器B1一端帶電，發(fā)出直流斷路器B1合閘命令前，應(yīng)首先斷開故障恢復(fù)單元H1中的機(jī)械開關(guān)K，在直流線路帶電后合上故障恢復(fù)單元H1的機(jī)械開關(guān)K；同理，直流斷路器B2與故障恢復(fù)單元H2串聯(lián)，當(dāng)直流斷路器B2連接的直流母線帶電時(shí)，此時(shí)，直流斷路器B2一端帶電，發(fā)出直流斷路器B2合閘命令前，應(yīng)首先斷開故障恢復(fù)單元H2中的機(jī)械開關(guān)K，在直流線路帶電后合上故障恢復(fù)單元H2的機(jī)械開關(guān)K；同理，直流斷路器B3與故障恢復(fù)單元H3串聯(lián)，當(dāng)直流斷路器B3連接的直流母線帶電時(shí)，此時(shí)，直流斷路器B3一端帶電，發(fā)出直流斷路器B3合閘命令前，應(yīng)首先斷開故障恢復(fù)單元H3中的機(jī)械開關(guān)K，在直流線路帶電后合上故障恢復(fù)單元H3的機(jī)械開關(guān)K；同理，直流斷路器B4與故障恢復(fù)單元H4串聯(lián)，當(dāng)直流斷路器B4連接的直流母線帶電時(shí)，此時(shí)，直流斷路器B4一端帶電，發(fā)出直流斷路器B4合閘命令前，應(yīng)首先斷開故障恢復(fù)單元H4中的機(jī)械開關(guān)K，在直流線路帶電后合上故障恢復(fù)單元H4的機(jī)械開關(guān)K。

本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，應(yīng)用于如圖1的柔性直流輸電系統(tǒng)，對(duì)串聯(lián)故障恢復(fù)單元H1的直流斷路器B1，當(dāng)直流斷路器B1連接的換流站S1直流母線帶電，直流線路L1未帶電時(shí)，為防止直接合直流斷路器B1空充直流線路引起過(guò)電壓，執(zhí)行如下步驟：

步驟201：實(shí)時(shí)監(jiān)聽接收到直流斷路器B1合閘命令，若接收到，進(jìn)入步驟202，否則進(jìn)入步驟201；

步驟202：判斷與其串聯(lián)故障恢復(fù)單元H1內(nèi)的機(jī)械開關(guān)K是否為分位，如是進(jìn)入步驟204，否則，進(jìn)入步驟203；

步驟203：斷開串聯(lián)故障恢復(fù)單元H1內(nèi)的機(jī)械開關(guān)K，進(jìn)入步驟204；

步驟204：合上直流斷路器B1，進(jìn)入步驟205；

步驟205：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流線路L1上電壓是否上升至電壓設(shè)定值Uset，若是進(jìn)入步驟206，否則繼續(xù)監(jiān)測(cè)直流線路L1上電壓，電壓設(shè)定值Uset為直流斷路器所在直流線路上直流額定電壓的M倍，其中，0<M≤1，較優(yōu)地，可選擇電壓設(shè)定值Uset為直流額定電壓的0.9倍；

步驟206：合上串聯(lián)故障恢復(fù)單元H1內(nèi)的機(jī)械開關(guān)K。

綜上所述，本發(fā)明的柔性直流輸電系統(tǒng)及其故障恢復(fù)方法，通過(guò)在直流線路上配置直流斷路器和故障恢復(fù)單元，在直流線路出現(xiàn)故障后需要投入時(shí)，故障恢復(fù)單元能夠使線路受控充電，有效避免空充直流線路出現(xiàn)的電壓振蕩過(guò)電壓情況，且減小直流線路故障恢復(fù)過(guò)程中的擾動(dòng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)單可靠，故障恢復(fù)過(guò)程簡(jiǎn)單、有效、適用于工程應(yīng)用，具有良好的應(yīng)用前景。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。