本发明涉及换流站充电技术，具体涉及一种换流站通过直流断路器进行直流侧充电的启动方法，适用于配置有直流断路器的柔性直流输电、直流电网或混合直流输电等各类系统，直流断路器可以是包含子模块级联的混合直流断路器、固态直流断路器及机械式直流断路器。
背景技术：
柔性直流输电系统相对于常规的直流输电系统，可以在不改变电压极性的情况下通过反转电流方向实现潮流反转。具有较高可靠性的柔性直流输电和柔性直流电网系统，最显著的特点在于能实现多电源供电和多落点受电，为电力系统提供一种更为灵活、快捷的输电方式。
随着各种大规模可再生能源接入电网，传统的电力装备、电网结构和运行技术等在接纳时越来越力不从心，故需要采用新技术、新装备和新电网结构来满足未来能源格局的变化。而基于常规直流及柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术是解决该问题的有效技术手段之一。在具体的工程应用中，如果多端直流输电系统或直流电网中的孤岛换流站故障退出后，将难以重新接入直流系统。若采用直接闭合直流断路器或者直流母线开关，为孤岛换流器进行充电，充电时的电流较大，将可能对换流阀内器件及直流侧设备造成损坏。而在直流侧配置软启电阻进行直流侧充电，虽然可以一定程度抑制冲击电流，却需要新增设备成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种换流站通过直流断路器进行直流侧充电的启动方法，整个过程系统稳定可靠，能够满足多端柔性直流输电系统以及柔性直流电网系统中孤岛换流站单站退出后重新投入过程的充电需要。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1，闭合直流断路器的串联隔离开关，所述的直流断路器具有转移支路，转移支路由多个全桥子模块级联组成；闭合极线开关，使转移支路与换流站的换流阀形成充电回路；
步骤2，逐级导通直流断路器转移支路中的全桥子模块阀组；
充电回路产生电流为换流阀的全桥子模块以及直流断路器转移支路的全桥子模块充电；
随着直流断路器转移支路的每个全桥子模块逐级导通，逐步为换流站的换流阀进行充电；
步骤3，换流站的换流阀充电完成后，继续完成直流断路器的合闸操作。
所述的极线开关选用直流极线开关或者极线交流断路器。
所述的直流断路器选用混合直流断路器、固态直流断路器或者机械式直流断路器。
步骤3对混合直流断路器继续完成合闸操作时，首先闭合通态支路的机械开关，导通主通路全桥子模块，然后再关断转移支路的所有全桥子模块，电流由转移支路转移至通态支路。
混合直流断路器包括通态支路、转移支路和耗能支路；所述的通态支路用于导通直流系统负荷电流，由机械开关和主通路全桥子模块构成；所述的耗能支路用于吸收直流系统过电流，由避雷器组构成，转移支路中的每个全桥子模块并联一组避雷器进行能量吸收。
转移支路的全桥子模块出现过电压时，当该电压超出全桥子模块对应并联避雷器的参考电压，避雷器中流过电流以缓解全桥子模块的电压上升，但该电流持续为换流阀进行充电。
换流站的换流阀进行充电时，换流阀的全桥子模块上电后自动进入软启均压状态。
与现有技术相比，本发明通过闭合直流断路器的串联隔离开关，闭合直流极线开关，直流断路器的转移支路与换流站的换流阀形成充电回路，逐级导通转移支路中的全桥子模块，随着转移支路的全桥子模块逐级导通，逐步为换流站的换流阀进行充电，当换流站的换流阀充电完成后，继续完成直流断路器的合闸操作。减少直流断路器的稳态损耗。本发明为孤岛换流站单站故障退出后逐步开通以及联网换流站故障后重新投入提出了可行的解决方案，同时本发明的启动方法也能够应用于换流站正常启动等工况。在实施过程中验证，本发明直流侧充电的启动方法稳定可靠，不会出现系统过压、过流等故障，具有广泛适用性。
附图说明
图1全桥级联型混合直流断路器拓扑结构图；
图2通过直流断路器对换流阀进行充电的回路示意图；
图3直流断路器导通部分全桥子模块后的充电回路示意图；
图4全桥级联型固态直流断路器拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明换流站通过直流断路器进行直流侧充电的启动方法具备广泛的适用性，适用于配置有直流断路器的柔性直流输电、直流电网或混合直流输电等各类系统。直流断路器可以是包含子模块级联的混合直流断路器、固态直流断路器及机械式直流断路器。
当孤岛换流站单站故障退出后，可以通过控制直流断路器逐步开通，对柔性直流换流器进行直流侧充电，整个过程系统稳定可靠，不会出现系统过流、过压现象。联网换流站故障后重新投入以及换流站的正常启动等工况均能够通过本发明的方法进行启动。
实施例1
参见图1，以全桥级联型混合式直流断路器为例，本发明不限于应用在此类断路器上。
全桥级联型混合式直流断路器由三条支路组成，分别为主支路(通态支路)、转移支路和耗能支路组成。根据断路器配置的原则，在全桥型直流断路器两端仍然需要配置隔离开关。
主支路(通态支路)由超高速机械隔离开关(机械开关)和少量级联的全桥子模块构成，用于导通直流系统负荷电流；转移支路由大量的全桥子模块级联组成，用于关断直流系统短路故障电流；耗能支路由避雷器组串并联构成，用于吸收直流系统过电流。转移支路中的全桥子模块一般被分为若干组级联型式，每组子模块并联一组避雷器进行能量吸收。
本发明应用全桥级联型混合直流断路器进行直流侧充电的启动方法，包括以下步骤：
1、线路合闸过程；
闭合直流断路器的串联隔离开关，闭合直流极线开关(或极线交流断路器)，从而直流系统通过直流断路器转移支路与柔性直流换流阀形成充电回路，如图2所示。
该过程对换流阀子模块和直流断路器的转移支路子模块进行充电，一般直流断路器中的子模块电容远小于换流阀中的子模块电容，因此直流断路器中子模块电容电压相对较高，支撑直流系统的直流电压。该过程中换流阀子模块电容电压较低，充电过程可以忽略不计。
2、直流断路器转移支路逐级导通；
直流断路器的隔离开关及直流极线开关后，直流断路器转移支路中的子模块电容电压接近于额定电压，换流阀子模块的电容电压近似为零。系统稳定后，直流断路器依然处于关断状态，由转移支路的级联子模块中的电容器支撑直流系统的直流电压。直流断路器转移支路按照子模块组整体动作，进行逐级导通。当一级阀组的全桥子模块触发导通后，相当于将该组子模块电容旁路，子模块两端直接短路。此时，其他闭锁子模块将不足以支撑直流电压，充电回路中产生电流为换流阀子模块及直流断路器转移支路子模块充电。当断路器转移支路子模块出现过电压，超出对应并联避雷器组参考电压时，避雷器中流过电流，缓解直流断路器子模块的电压上升，但该电流将继续为换流阀进行充电。直流断路器转移支路中每一级阀组的子模块触发导通后，均完成上述过程，达到一个新的稳定状态。随着直流断路器逐级导通的过程，将逐步为换流阀进行充电，换流阀子模块电压逐步提高，如图3所示。
当直流断路器转移支路中最后一级阀组的子模块触发导通后，直流断路器完全导通，将为换流阀进行最后一步充电过程，稳定后换流阀的子模块电压将足以支撑直流系统电压。
该充电过程中，换流阀中子模块上电后应自动进入软启均压状态，切除部分子模块，以保障直流侧充电结束后子模块电压达到额定电压。该过程与常规的直流侧充电策略一致。
3、直流断路器完成合闸操作；
柔性直流换流阀充电完成后，需要继续完成直流断路器的合闸操作，将流经直流断路器的电流由转移支路转移至主支路，减小断路器稳态损耗。具体步骤如下：
闭合通态支路的机械开关，机械开关合闸完成后，导通通态支路中全桥子模块的igbt，最后关断转移支路中所有全桥模块的igbt，全桥级联型直流断路器合闸完成。
实施例2
参见图4，以全桥级联型固态直流断路器为例，本发明不限于应用在此类断路器上。
全桥级联型固态直流断路器由两条支路组成，分别为主支路(通态支路)和耗能支路，根据断路器配置的原则，在断路器两端仍然需要配置超高速机械隔离开关。
主支路(通态支路)由大量的全桥子模块级联组成，用于关断直流系统短路故障电流；耗能支路由避雷器组串并联构成，用于吸收直流系统过电流。主支路(通态支路)中的全桥子模块一般被分为若干组级联型式，每组子模块并联一组避雷器进行能量吸收。
本发明应用全桥级联型固态直流断路器进行直流侧充电的启动方法，包括以下步骤：
1、闭合断路器的串联隔离开关，闭合直流极线开关(或极线交流断路器)，从而直流系统通过直流断路器主支路与柔性直流换流阀形成充电回路，如图4所示。
该过程对换流阀子模块和直流断路器主支路子模块进行充电，一般直流断路器中的子模块电容远小于换流阀中的子模块电容，因此直流断路器中子模块电容电压相对较高，支撑直流系统的直流电压。该过程中换流阀子模块的电容电压较低，充电过程可以忽略不计。
2、直流断路器主支路逐级导通；
直流断路器的隔离开关及直流极线开关后，直流断路器主支路中的子模块电容电压接近于额定电压，换流阀子模块的电容电压近似为零。系统稳定后，直流断路器依然处于关断状态，由主支路的级联子模块中的电容器支撑直流系统的直流电压。
直流断路器主支路按照子模块组整体动作，进行逐级导通。当一级阀组的全桥子模块触发导通后，相当于将该组子模块电容旁路，子模块两端直接短路。此时，其他闭锁子模块将不足以支撑直流电压，充电回路中产生电流为换流阀子模块及直流断路器主支路子模块充电。当断路器主支路子模块出现过电压，超出对应并联避雷器组参考电压时，避雷器中流过电流，缓解直流断路器子模块的电压上升，但该电流将继续为换流阀进行充电。
直流断路器主支路中每一级阀组的子模块触发导通后，均完成上述过程，达到一个新的稳定状态。随着直流断路器逐级导通的过程，将逐步为换流阀进行充电，换流阀子模块电压逐步提高。当直流断路器主支路中最后一级阀组的子模块触发导通后，直流断路器完全导通，将为换流阀进行最后一步充电过程，稳定后换流阀的子模块电压将足以支撑直流系统电压。
该充电过程中，换流阀中子模块上电后应自动进入软启均压状态，切除部分子模块，以保障直流侧充电结束后子模块电压达到额定电压。该过程与常规的直流侧充电策略一致。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读说明书内容后，参照上述实施例对本发明进行的各种修改或变更，均落入权利要求的范围之内。