一种混合直流系统中单阀组在线退出方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种混合直流系统中单阀组在线退出方法。

背景技术：

高压直流输电与传统的直流输电相比，电压等级更高，传输距离更大，输送的容量更大，线路损耗更小，节省占地走廊，提高了运行的经济性。由于电压等级的升高也对相关的电气设备制造工艺和设备的外绝缘特性都提出了新的要求。因此，现有技术中，高压直流输电工程一般采用双12脉动阀组串联的接线方式，以保证直流输电工程的稳定运行。

由于高压直流的运行方式较为复杂，例如，在两端混合直流系统中，当阀组交流侧和阀组直流侧的各个接线端间发生故障时，通常需要将发生故障的阀组退出主回路，以便对故障阀组进行维修，但是，由于换流站中的各阀组是以串联的接线方式运行，因此，在将故障的阀组退出后，将导致整个换流站的停运，这极大的影响了电力系统的稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合直流系统中单阀组在线退出方法，用于当串联的换流器主回路发生故障或由于绝缘问题需要降压运行时，可只停运发生故障的单阀组，避免出现系统停运的情况。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混合直流系统中单阀组在线退出方法，所述混合直流输电系统包括VSC换流站和LCC换流站，所述VSC换流站的两端与对应的所述LCC换流站的两端通过直流输电线路连接，所述VSC换流站包括串联的多个第一阀组，所述LCC换流站包括串联的多个第二阀组，所述混合直流输电系统中阀组在线退出方法包括：

步骤S1：将VSC换流站中待退出第一阀组分别与断路器和旁路隔离开关并联；

步骤S2：使待退出第一阀组的电压降为零；

步骤S3：闭合与待退出第一阀组并联的断路器，使流经第一阀组的电流转移至待投入第一阀组并联的断路器；

步骤S4：闭锁待退出第一阀组；

步骤S5：闭合与待退出第一阀组并联的旁路隔离开关，断开与待退出第一阀组并联的断路器，使流经断路器的电流转移至待退出第一阀组并联的旁路隔离开关，完成待退出第一阀组的退出；

步骤S6：保持VSC换流站中已退出第一阀组所在换流站的直流电压不变，将与VSC换流站中已退出第一阀组相对应的LCC换流站中待退出第二阀组的旁通对投入，所述旁通对包括与第二阀组并联的断路器和旁路隔离开关；

步骤S7：闭合与待退出第二阀组并联的断路器，使流经第二阀组的电流转移至待投入第二阀组并联的断路器；

步骤S8：闭锁待退出第二阀组；

步骤S9：闭合与待退出第二阀组并联的旁路隔离开关，断开与待退出第二阀组并联的断路器，使流经断路器的电流转移至待退出第二阀组并联的旁路隔离开关，完成待退出第二阀组的退出。

与现有技术相比，本发明提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法具有以下有益效果：

本发明提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法中，在VSC换流站中，由于待退出第一阀组分别与断路器和旁路隔离开关并联，这样在第一阀组发生故障后，可由待退出的第一阀组所对应的旁路隔离开关旁路，使工作电流经隔离开关形成回路，完成待退出的第一阀组的退出，同时，保持VSC换流站中已退出第一阀组所在换流站的直流电压不变，将与VSC换流站中已退出第一阀组相对应的LCC换流站中待退出第二阀组的的断路器和旁路隔离开关并联，同理，由待退出的第二阀组所对应的旁路隔离开关旁路，使工作电流经旁路隔离开关形成回路，完成待退出的第二阀组的退出；可见，通过本发明提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法，由于在各阀组并联了断路器和旁路隔离开关，因此在将发生故障的单阀组退出后，能够通过旁路隔离开关的旁路使工作电流经隔离开关形成回路，而不会影响换流站中其他阀组的正常工作，保证了直流输电系统的稳定运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组退出方法的流程图；

图2为与本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组退出方法的步骤S1对应的待退出第一阀组的接线图；

图3为与本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组退出方法的步骤S3对应的待退出第一阀组的接线图；

图4为与本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组退出方法的步骤S5对应的待退出第一阀组的接线图。

附图标记：

B₁-断路器， S₁-旁路隔离开关；

I_B-断路器支路电流， I_FM-换流器出口电流；

I_S-旁路隔离开关支路电流。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法包括：

一种混合直流系统中单阀组在线退出方法，混合直流输电系统包括VSC换流站和LCC换流站，VSC换流站的两端与对应的LCC换流站的两端通过直流输电线路连接，VSC换流站包括串联的多个第一阀组，LCC换流站包括串联的多个第二阀组，混合直流输电系统中阀组在线退出方法包括：

步骤S1：将VSC换流站中待退出第一阀组分别与断路器B₁和旁路隔离开关S₁并联；

步骤S2：使待退出第一阀组的电压降为零；

步骤S3：闭合与待退出第一阀组并联的断路器B₁，使流经第一阀组的电流转移至待投入第一阀组并联的断路器B₁；

步骤S4：闭锁待退出第一阀组；

步骤S5：闭合与待退出第一阀组并联的旁路隔离开关S₁，断开与待退出第一阀组并联的断路器B₁，使流经断路器B₁的电流转移至待退出第一阀组并联的旁路隔离开关S₁，完成待退出第一阀组的退出；

步骤S6：保持VSC换流站中已退出第一阀组所在换流站的直流电压不变，将与VSC换流站中已退出第一阀组相对应的LCC换流站中待退出第二阀组的旁通对投入，旁通对包括与第二阀组并联的断路器B₁和旁路隔离开关S₁；

步骤S7：闭合与待退出第二阀组并联的断路器B₁，使流经第二阀组的电流转移至待投入第二阀组并联的断路器B₁；

步骤S8：闭锁待退出第二阀组；

步骤S9：闭合与待退出第二阀组并联的旁路隔离开关S₁，断开与待退出第二阀组并联的断路器B₁，使流经断路器B₁的电流转移至待退出第二阀组并联的旁路隔离开关S₁，完成待退出第二阀组的退出。

通过上述混合直流系统中单阀组在线退出方法可知，在VSC换流站中，由于待退出第一阀组分别与断路器B₁和旁路隔离开关S₁并联，这样在第一阀组发生故障后，可由待退出的第一阀组所对应的旁路隔离开关S₁旁路，使工作电流经旁路隔离开关S₁形成回路，完成待退出的第一阀组的退出，同时，保持VSC换流站中已退出第一阀组所在换流站的直流电压不变，将与VSC换流站中已退出第一阀组相对应的LCC换流站中待退出第二阀组的的断路器B₁和旁路隔离开关S₁并联，同理，由待退出的第二阀组所对应的旁路隔离开关S₁旁路，使工作电流经旁路隔离开关S₁形成回路，完成待退出的第二阀组的退出；可见，通过本实施例提供的混合直流系统中单阀组在线退出方法，由于在各阀组并联了断路器B₁和旁路隔离开关S₁，因此在将发生故障的单阀组退出后，能够通过旁路隔离开关S₁的旁路使工作电流经隔离开关形成回路，而不会影响换流站中其他阀组的正常工作，保证了直流输电系统的稳定运行。

需要说明的是，本实施例中的混合直流系统可以采用双端系统，也可以是多端系统，每端可以双极运行，也可以单极运行，其中，每极均有多阀组构成。并且，本实施例中混合直流系统中换流器为模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)，且MMC中子模块为全桥子模块，其中，MMC结构因其具有模块化机构、开关频率低、扩展性强和无需滤波装置等特点，在高电压大容量VSC-HVDC工程中得到了越来越多的应用。

需要强调的是，步骤S1-S5和步骤S6-S9的顺序可根据实际情况作出适应性调整，例如，先对LCC换流站中待投入第二阀组在线退出，之后再对VSC换流站中待投入第一阀组在线退出。

具体的，如图2所示，上述步骤S1中将待退出第一阀组分别与断路器B₁和旁路隔离开关S₁并联时，断路器B₁和旁路隔离开关S₁均为断开状态，此时电流经待退出第一阀组流过；之后，将待退出第一阀组的电压降为零，然后进入步骤S3，如图3所示，闭合与待退出第一阀组并联的断路器B₁，闭锁待退出第一阀组，使流经待退出第一阀组的电流转移至断路器B₁，然后进入步骤S5，如图4所示，闭合与待退出第一阀组并联的旁路隔离开关S₁，断开与待退出第一阀组并联的断路器B₁，使流经断路器B₁的电流转移至与待退出第一阀组并联的旁路隔离开关S₁，完成待退出第一阀组的退出，得到待退出第一阀组；同理，LCC换流站中待退出第二阀组的退出过程与VSC换流站待退出第一阀组的退出过程相同，在此不再赘述。本实施例通过旁路隔离开关S₁和断路器B₁的投切配合实现了单阀组的退出，这是因为旁路隔离开关S₁没有专门的灭弧装置，不具备断流能力，所以在退出相应的单阀组时，本实施例通过先闭合与该单阀组并联的断路器B₁，使电流从待退出单阀组转移至断路器B₁，然后再闭合旁路隔离开关S₁，断开断路器B₁，使电流从旁路隔离开关S₁流过，这样能够在不影响换流站运行的情况下，使发生故障的单阀组退出，提高了直流输电系统的可靠性。

值得注意的是，上述步骤S2使待退出第一阀组的电压降为零时，需保持其余单阀组的电压不变，以避免影响整个换流站的正常运行。

需要说明的是，上述实施例的步骤S2中，使待退出第一阀组的电压降为零的方法为：逐步增大待退出第一阀组的触发角以使第一阀组的电压降为零，在具体实施的过程中，可将待退出第一阀组的触发角增大至90度，使第一阀组的电压降为零。

为了使待退出第二阀组的旁通对投入的方法多种多样，所述步骤S6中，将待退出第二阀组的旁通对投入的方法包括：

当VSC换流站和LCC换流站之间通信通道正常，根据主控站发出的指令，待退出第二阀组接收指令并投入该阀组所对应的旁通对；

当VSC换流站和LCC换流站之间通信通道故障，第二阀组的电压低于预设阀值时，投入该阀组所对应的旁通对。

可见，本实施例给出了多种待退出第二阀组的旁通对投入的方法，当VSC换流站和LCC换流站之间通信通道正常，待退出第二阀组能够根据主控站的指令，执行待退出第二阀组所对应的旁通对动作，此时，可完成待退出第二阀组的退出，但是，当VSC换流站和LCC换流站之间通信通道故障时，由于待退出第二阀组无法接收到主控站的指令，因此，本实施例可采用第二种待退出第二阀组的旁通对投入的方法，即第二阀组的电压低于预设阀值时，自动投入该阀组所对应的旁通对，完成待退出第二阀组的退出；可见，通过上述待退出第二阀组的旁通对投入的方法，能够保证待退出第二阀组及时的退出，从而不会影响换流站中其他阀组的正常工作，保证了直流输电系统的稳定运行。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。