高压直流电网环网拓扑及其工作方法与流程

本发明涉及高压直流输电系统，具体地，涉及一种高压直流电网环网拓扑及其工作方法。

背景技术：

随着传统能源的短缺和环境恶化问题的加剧，风能、太阳能等可再生清洁能源的利用与开发得到了越来越多的重视。风能、太阳能等新能源发电具有间歇性，随机性的特点，传统的电网结构和运行技术无法适应大规模可再生能源接入，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这一问题的有效手段。目前对高压直流电网组网拓扑鲜有研究，且没有高压直流电网的故障隔离和恢复策略的相关研究。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出了一种解决上述技术问题的高压直流电网环网拓扑及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压直流电网环网拓扑，包括：线路，多条线路首尾依次连接，形成环网结构；直流隔离开关，直流隔离开关设置在线路上；接入线，接入线与线路的连接点连接；直流变压器，直流变压器设置在接入线上。

优选地，直流隔离开关设置在每条线路的两端。

优选地，在接入线上设有接入直流隔离开关。

优选地，直流变压器为阻断型直流变压器。

一种高压直流电网环网拓扑的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，当线路出现故障时，对出现故障的线路进行隔离；

步骤2，恢复正常线路的运行。

优选地，步骤1包括：

步骤1.1，当线路出现故障时，关闭所有直流变压器；

步骤1.2，判别出出现故障的线路；

步骤1.3，打开故障的线路两端的直流隔离开关。

优选地，步骤1.2中，通过检测线路两端的电流方向判别出出现故障的线路；

若线路两端的电流方向由反向变为同向，则该线路出现故障；

若线路两端的电流方向没有变化，则该线路无故障。

优选地，步骤1.3中，待故障瞬间的短路电流衰减至零后打开出现故障的线路两端的直流隔离开关。

优选地，步骤2中，打开所有直流变压器，恢复正常线路的运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)采用阻断型直流变压器和隔离开关进行多电压等级直流组网，不需要高压直流断路器。

2)提供了故障隔离和恢复方法，能有效恢复。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明高压直流电网环网拓扑的四端直流环网拓扑原理图；

图2为本发明高压直流电网环网拓扑的工作方法流程图；

图3为本发明高压直流电网环网拓扑的三端直流环网拓扑原理图；

图4为本发明高压直流电网环网拓扑直流故障及恢复仿真波形图。

图中：

1-线路2-直流隔离开关3-接入线

4-直流变压器5-高压直流输电系统

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提出的四端直流电网拓扑如图1所示，包括电压等级不相同的四个高压直流输电系统5，高压直流输电系统5通过接入线3接入线路环网结构，阻断型直流变压器4(拓扑可为隔离型或非隔离型dc/dc变换器)，直流隔离开关2。当发生直流故障后，所有阻断型直流变压器4阻断直流故障之后，如果判定为永久故障，需要检测故障位置并用隔离开关2隔离故障线路1。

具体的故障隔离及自启动控制流程图如图2所示，具体的实现步骤如下：

1)直流故障检测

通过直流故障检测方法判断故障是否发生及故障类型。

2)直流故障线路识别

通过电流方向判别哪条直流线路1发生故障，并标记该条直流线路1两端的直流隔离开关2。

3)闭锁全部直流变压器4

为保护功率半导体器件免受过流损坏，故障发生后应尽可能快地闭锁全部阻断型直流变压器4。

4)跳开标记的直流隔离开关2

全部阻断型直流变压器4闭锁后，直流电流开始自然衰减，待直流电流衰减至零时，将故障线路1两端的直流隔离开关2跳开，隔离直流故障。

5)全部直流变压器4解锁

故障隔离后，就可以解锁全部直流变压器4，恢复正常线路的运行。

图3和图4分别为三端直流系统，和其中各条直流线路1的仿真电流波形，idcij代表第i条直流线路1靠近第j个直流变压器4的电流，swij代表第i条直流线路1靠近第j个直流变压器4的直流隔离开关2，其中：i和j分别为正整数。电流正方向为从直流变压器4流入直流线路1为正。从图中可以看出，故障前各条直流线路1两端的电流均是大小相等、方向相反，且由于各条直流线路1长度不同(即线路1阻抗大小不同)，因此各条直流线路1流过的电流大小也不同。当一条直流线路1发生双极短路故障后，故障直流线路1两端的电流方向由反向变为同向，即向故障点注入短路电流，而另外两条正常直流线路两端的电流方向依然是反向的，就此可以判别出直流故障线路1。另外，由于直流变压器4迅速闭锁，故障瞬间的短路电流峰值仅有6.7ka左右，直流变压器4闭锁后，直流电流迅速衰减，大约经过5ms即衰减至零附近，然后将标记的直流隔离开关2跳开，切除故障线路1，随后将全部直流变压器4解锁，系统恢复正常运行。由于切除了一条直流线路1，另外两条直流线路1将分担原故障线路1的功率，直流电流相应增大。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，

本技术：
的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种高压直流电网环网拓扑及其工作方法，包括：线路，多条线路首尾依次连接，形成环网结构；直流隔离开关，直流隔离开关设置在线路上；接入线，接入线与线路的连接点连接；直流变压器，直流变压器设置在接入线上。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1)采用阻断型直流变压器和隔离开关进行多电压等级直流组网，不需要高压直流断路器。2)提供了故障隔离和恢复方法，能有效恢复。

技术研发人员：蔡旭;游洪程;姚良忠;曹远志;王志冰
受保护的技术使用者：上海交通大学;中国电力科学研究院有限公司;国网浙江省电力公司
技术研发日：2018.06.11
技术公布日：2018.10.30