一种高压直流断路器的合闸控制方法与流程

本发明涉及一种高压直流断路器的合闸控制方法，属于断路器技术领域。

背景技术：

柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。随着化石能源的日益枯竭和改善环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整，大规模开发和利用新能源势在必行。

随着柔性直流输电往更高电压和更大容量发展，柔性直流输电应用于架空线输电实现我国能源资源优化配置的客观要求，也是电网技术发展的未来趋势。由于架空线发生故障的概率较高，雷击等原因可能导致线路杆塔等的过电压击穿，发生直流线路瞬时性短路故障。柔性直流输电系统通过配置高压直流断路器来快速隔离故障，如何快速恢复系统运行是工程应用中亟需解决的问题。直接重合高压直流断路器空充直流线路会出现电压振荡过电压问题。在高压直流断路器外串联电阻、电阻并联旁路开关，可以对线路进行合闸预充电来降低合闸电压振荡过电压，但是额外增加了场地和成本。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种高压直流断路器的合闸控制方法，其通过逐组闭合分断支路的分断阀组使线路受控充电，有效避免空充直流线路出现的电压振荡过电压问题，减小直流线路合闸过程中的扰动。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压直流断路器的合闸控制方法，所述高压直流断路器包括相互并联连接的通态支路和分断支路，所述通态支路包括相互串联的机械开关和通态阀组，所述分断支路包括至少一组相互串联连接的分断单元，所述分断单元包括相互并联连接的分断阀组和非线性电阻，所述合闸控制方法包括如下步骤：

(1)设置计数器i＝1；

(2)闭合第i组分断阀组；

(3)判断线路是否发生故障，故障则进入步骤(7)，否则进入步骤(4)；

(4)计数器增加i＝i+1；

(5)判断分断阀组是否全部闭合，全部闭合则进入步骤(6)，否则进入步骤(2)；

(6)闭合通态支路；

(7)分断分断支路的所有分断阀组；

(8)合闸操作结束，上报直流断路器状态信息。

进一步的，所述步骤(6)中判断线路是否发生故障，包括单极接地故障和双极短路故障。

进一步的，所述步骤(2)、步骤(5)和步骤(7)中，闭合分断阀组为解锁分断阀组中的半导体开关器件，分断分断阀组为闭锁分断阀组中的半导体开关器件。

进一步的，所述步骤(6)中，闭合通态支路为闭合机械开关和闭合通态阀组。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)通过逐组闭合分断阀组，可以有效避免空充直流线路出现的电压振荡过电压问题。

2)不需要额外增加设备，控制过程简单、有效、适用于工程应用。

附图说明

图1是本发明提供的高压直流断路器的合闸控制方法流程图。

图2是高压直流断路器的拓扑基本结构。

图3是高压直流断路器直接合闸空充线路引起的线路电压振荡波形(图中pu为直流线路电压标幺值)。

图4是本发明提供的高压直流断路器合闸控制方法下的线路电压波形(图中pu为直流线路电压标幺值)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

附图2所示为高压直流断路器基本拓扑结构，包括通态支路(1)和分断支路(2)，通态支路(1)和分断支路(2)相互并联连接。通态支路包括串联连接的机械开关和通态阀组，机械开关可以是一个开关或多个开关串联连接。分断支路包括至少一组串联连接的分断单元，分断单元包括相互并联连接的分断阀组和非线性电阻。附图3所示是高压直流断路器直接合闸空充线路引起的过电压振荡波形，较高的过电压对系统运行产生不利的影响，如线路避雷器动作、换流站闭锁等。

附图1所示为本发明的高压直流断路器合闸控制方法，具体步骤如下：

步骤1：计数器i＝1。接收到合闸操作命令后，先对分断单元序号i赋初值1。

步骤2：闭合第i组分断阀组，即解锁第i组分断阀组的半导体开关器件。第i组分断阀组闭合后，未分断的分断单元的非线性电阻进入低阻态，对负荷线路充电。负荷线路充电后，未分断的分断单元的非线性电阻进入高阻态，电源侧电压等于断路器两端电压和负荷侧电压之和。

步骤3：判断线路是否发生故障。第i组分断阀组闭合后，留有一定时间给保护系统来判断线路是否发生故障，如单极接地故障或双极接地故障等。若线路发生故障则进入步骤(7)，高压直流断路器合闸失败；若线路未发生故障则进入步骤(4)，执行下一步操作。

步骤4：计数器i＝i+1，准备闭合下一个分断阀组。

步骤5：判断分断阀组是否全部闭合。全部闭合则进入步骤(6)，否则进入步骤(2)。

步骤6：闭合通态支路。分断阀组全部闭合后，闭合通态支路的机械开关和通态阀组。

步骤7：分断分断支路的所有分断阀组，高压直流断路器合闸成功。

步骤8：合闸操作结束，上报直流断路器状态信息。

采用本发明的高压直流断路器合闸控制方法，可以使得负荷线路受控充电，降低合闸引起的过电压振荡，如附图4所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。