用于多端直流(mtdc)系统的保护方法、控制器、换流站以及mtdc系统的制作方法
【专利说明】用于多端直流(MTDC)系统的保护方法、控制器、换流站以及MTDC系统
技术领域
[0001]本发明的实施例总体涉及多端直流(MTDC)系统，更具体而言，涉及用于多端直流系统的保护方法、控制器、换流站以及多端直流系统。
【背景技术】
[0002]通常高压直流(HVDC)输电系统通常被设计且操作为具有两个终端(也称为换流站)的点对点系统。高压直流输电系统的一个主要缺点是:仅在两个终端之间的功率交换是有限的。
[0003]多端直流输电系统具有多于两个换流站。换流站具有两种运行模式。一种是整流模式，另一种是逆变模式。近年来，多端直流输电系统的应用变得比之前更引人注意。多端直流输电系统具有经济优势和技术可行性。
[0004]与两端高压直流系统相比，串联的多端直流系统具有更多不同电压级的直流输电线路。在有关于多端直流系统运行的讨论中，其中一个问题是保护需求的评估以及保护与控制协调。多端直流最易产生直流故障，其使得所有终端瘫痪直到清除直流故障。从概念上来说，在直流输电线路出现故障后，该系统被关闭。在用于电弧路径去离子化的足够的时间后，重启该系统(短路的情况下)。系统可靠性考虑决定了对系统的健康部分产生最小扰动来快速清除故障的需要。在复杂网状系统中，直流线路故障的检测变得复杂。一个主要问题是:即使是远程故障，直流电压也会大幅下降。这就需要快速检测和清除故障，以维持功率传输。在该方法中，通信是需要的。
[0005]鉴于上述，需要改进直流线路故障的保护方法，以避免关闭整个系统。
【发明内容】
[0006]针对上述和其它潜在问题，本发明实施例提出了用于保护多端直流系统的方法和
目.ο
[0007]在一个方面，本发明的实施例提供了用于多端直流系统的保护方法。多端直流系统包括多个串联的换流站。该方法包括以下步骤:检测多端直流系统的输电线路上的直流短路故障；以及确定与直流短路故障有关的相应的换流站的运行状态。
[0008]在一些实施例中，每个换流站具有阳极侧和阴极侧。本发明实施例的方法进一步包括:判断相应换流站的每一个的阳极侧和阴极侧上是否出现直流短路。
[0009]在一些实施例中，本发明的实施例的方法进一步包括:当在换流站的阴极侧检测到输电线路上的直流短路故障时，如果换流站原本是用作逆变站，保持换流站的运行状态；如果换流站原本是用作整流站，增加换流站的触发角。
[0010]在一些实施例中，增加换流站的触发角的过程进一步包括将换流站的工作方式从整流模式变换为逆变模式。
[0011]在一些实施例中，本发明额实施例的方法进一步包括:当在换流站的阳极侧检测到输电线路上的直流短路故障时，如果换流站原本是用作整流站，保持换流站的运行状态；如果换流站原本是用作逆变站，减小触发角或保持换流站的运行状态。
[0012]在一些实施例中，本发明的实施例的方法包括:当故障输电线路的另一端连接到整流站时，保持换流站的运行状态。在一些实施例中，本发明的实施例的方法包括:当故障输电线路的另一端连接到逆变站时，将换流站的运行模式从逆变模式变换为整流模式。
[0013]在一些实施例中，应用本发明方法的多端直流系统包括串联的多端直流系统或串联的多端直流系统和并联的多端直流系统的组合。
[0014]在一些实施例中，本发明的方法进一步包括:以一定时间间隔重复该方法，直到没有直流短路故障。
[0015]在一些实施例中，本发明的方法进一步包括:当直流线路故障的电弧电流达到零左右时，在一定时间内保持相应换流站的触发角大致不变，以实现电弧去离子化。
[0016]在一些实施例中，在通讯中断期间，应用本发明的方法。
[0017]在另一个方面，本发明的实施例在每个换流站中提供了用于多端直流(MTDC)系统的保护的控制器。该控制器被配置为检测多端直流系统的输电线路上的直流短路故障；以及在直流短路故障期间，确定换流站的运行状态。
[0018]在一些实施例中，每个换流站具有阳极侧和阴极侧。换流站的控制器进一步被设置为检测多端直流系统的输电线路上的直流短路故障；以及被配置为判断换流站的阳极侧或阴极侧上是否出现直流短路。
[0019]在一些实施例中，当控制器在连接到其阴极侧的输电线路上检测到直流短路故障时，控制器被配置为:如果换流站原先用作逆变站，保持换流站的运行状态；以及如果换流站原先用作整流站，增加换流站的触发角。
[0020]在一些实施例中，被配置为增加换流站的触发角的换流站的控制器被进一步被配置为将换流站的运行状态从整流模式变换为逆变模式。
[0021]在一些实施例中，当换流站的控制器在连接到其阳极侧的输电线路上检测到直流短路故障时，控制器被配置为:如果换流站原先用作整流站，保持换流站的运行状态；以及如果换流站原先用逆变站，减小触发角或保持换流站的运行状态。
[0022]在一些实施例中，换流站的控制器被配置为:当故障输电线路的一端连接到逆变站的阳极侧且另一端连接到整流站时，保持换流站的运行状态。
[0023]在一些实施例中，被配置为当故障输电线路的另一端连接到逆变站时减小相应换流站的触发角的控制器进一步被配置为:将相应换流站的运行模式从逆变模式变换为整流模式。
[0024]在一些实施例中，控制器进一步被配置为重复该方法直到不存在直流短路故障。
[0025]在一些实施例中，控制器进一步被配置为当直流线路故障的电弧电流达到零左右时，在一定时间内保持换流站的触发角，以实现电弧通道的去离子化。
[0026]在一些实施例中，相应换流站的控制器进一步被配置为在清除直流故障后，恢复相应换流站至正常运行。
[0027]在一些实施例中，换流站的控制器进一步被配置为在通讯中断期间，清除直流故障。
[0028]根据本发明的又一个方面，提供了包括本发明控制器的换流站。
[0029]在又一个方面，本发明提供了一种多端直流系统，包括多个串联连接或者串联和并联连接相结合的换流站，在其中的换流站的控制器具有本发明的特征和优点。
[0030]实施本说明书所描述的主题的特定实施例以实现一个或多个下述优点。
[0031]当结合附图时，本发明实施例的其它特征和优点可以通过下述具体的示例性实施例的描述理解，附图通过举例的方式解释了本发明的原理。
【附图说明】
[0032]本发明实施例将以示例的形式呈现，并且下面将参照附图更详细地描述其优点，其中:
[0033]图1是多端直流系统的一个终端(换流站)的单线路的示图；
[0034]图2示出了根据本发明的方法流程图；
[0035]图3更详细地示出了根据本发明的流程图；
[0036]图4A更详细地示出了根据本发明的方法的一个分支的流程图；
[0037]图4B更详细地示出了根据本发明的方法的另一个分支的流程图；
[0038]图5是4端串联单极多端直流系统的单条线路的示图；
[0039]图6示出了在区域I中直流故障清除过程的示例；
[0040]图7示出了在区域2中直流故障清除过程的示例；
[0041]图8示出了在区域3中直流故障清除过程的示例；
[0042]所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出必要部分，以便阐明本发明，其中其它部件可以被省略或仅是建议的。
【具体实施方式】
[0043]在下文中，本发明的原理与精神将参照说明性实施例进行说明。但是应当理解，所给出的所有这些实施例仅仅为了使本领域技术人员更好地理解并进一步实施本发明，而不是为了限制本发明的范围。例如，作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可以和另一个实施例一起使用，以得到又一个实施例。为了清楚起见，本说明书中并没有描述实际实施