升压型直流自耦变压器的直流故障清除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压直流(HVDC)输电领域，具体涉及一种使用直流变压器的直流传输线路故障清除方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济和电网建设的高速发展，输电技术正面临空前的发展局面。由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，未来一、二十年内，高压直流输电将在远距离大容量输电和全国联网两方面在我国电网建设中起到十分重要的作用。
[0003]基于输电线路电压升高或降低的需求，直流变压器将成为未来高压直流系统中的一种基本的组件。例如，高海拔地区直流输电线路的直流输电电压较低，低海拔地区直流输电线路的直流输电电压较高，升压型直流变压器就可以应用在使用单方向功率传输的场合，可以将来自高海拔地区直流输电线路的较低直流输电电压在低海拔地区升高至较高的电压等级(比如从400kV到800kV)并连接至另一条直流输电线路。
[0004]目前直流变压器还没在高压直流系统中得到实际的实用。申请人本人早先的发明中，提出了升压型直流自耦变压器的拓扑结构。其中一种拓扑结构为混合型直流自耦变压器，如图1所示。混合型直流自耦变压器由3部分组成:电压源变流器VSCl1、电网换相变流器LCC12和换流变压器13。VSC和LCC的交流侧通过换流变压器13连接在一起。VSC逆变器11的直流侧连接在低压直流线路和中性线(或地线)之间；LCC整流器12的直流侧连接在高压直流线路和低压直流线路之间；低压直流线路、LCC整流器12的低电压直流端和VSC逆变器11的高电压直流端连接在一起；LCC整流器12的交流侧和VSC逆变器11的交流侧通过中间交流变压器13连接在一起。
[0005]由于直流自耦变压器的低压侧和高压侧之间没有电气隔离，当直流短路故障发生的时候，亟需一种方案可以清除短路电流并隔离故障线路。到目前为止，还未发现本领域研究人员对此问题进行研究和讨论。
[0006]一般地，由两个常规VSC换流器组成的直流自耦变压器不能消除高直流电压侧发生的直流短路电流，这是因为短路电流将通过VSC中开关器件的反并联二极管导通。然而，对于如图1所示的混合型升压直流自耦变压器，其中的基于晶闸管的电网换相换流器LCC提供了实现直流故障清除的可能性。对于发生在直流低压侧的直流故障，因为LCC变流器中的晶闸管将阻断VSC的交流侧的电流通路，和高电压线路侧的直流电流通路，混合型直流自耦变压器不提供短路电流。然而对于发生在高电压线路侧的直流故障，仍然需要设计特殊的控制方法来实现直流故障的清除。
[0007]因此，如何设计一种控制方法来实现高电压线路侧直流故障的清除，从而提高高压直流变压器的可靠性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种升压型直流自耦变压器的直流故障清除方法，可以通过变压器清除和隔离短路故障，从而提高了直流变压器的可靠性。
[0009]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0010]一种升压型直流自耦变压器的直流故障清除方法，所述直流自耦变压器包括电压源变流器(VSC)、电网换相变流器(LCC)和换流变压器，所述电压源变流器的直流侧连接在低压直流线路和中性线或地线之间，所述电网换相变流器的直流侧连接在高压直流线路和低压直流线路之间，所述低压直流线路、所述电网换相变流器的低电压直流端和所述电压源变流器的高电压直流端连接在一起，所述电网换相变流器的交流侧和所述电压源变流器的交流侧通过所述换流变压器连接在一起；当检测到直流故障时，将所述电网换相变流器由整流器模式转换为逆变器模式。
[0011]优选地，将所述电网换相变流器的触发角移相至大于90度。
[0012]优选地，所述电压源变流器由逆变器模式转换为整流器模式。
[0013]优选地，将所述电压源变流器的调制度增加。
[0014]优选地，将所述电压源变流器的调制度增加至最大值。
[0015]优选地，在所述电压源变流器交流侧的每一相引入使该相交流电流趋近于降低的电压。
[0016]优选地，通过控制各个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀组的导通和关断，来引入使该相交流电流趋近于降低的电压。
[0017]优选地，基于所述电压源变流器的交流侧电流，来控制各个所述IGBT阀组的导通和关断。
[0018]优选地，所述电压源变流器由多个连接于低压直流端子和交流端子间的低压侧IGBT阀组和多个连接于中性线端子和交流端子间的中性线侧IGBT阀组组成；分别检测流过所述电压源变流器的交流侧的每一相的电流方向，并根据电流方向进行如下操作:如果检测到某一相电流从所述电压源变流器交流端子流向所述换流变压器，则将连接该相的所述低压直流侧IGBT阀组关断，同时将连接该相的所述中性线侧IGBT阀组导通；如果检测到某一相电流从所述换流变压器流向所述电压源变流器交流端子，则将连接该相的所述低压直流侧IGBT阀组导通，并且将连接该相的所述中性线侧IGBT阀组关断。
[0019]优选地，所述电压源变流器为三相半桥型两电平电压源变流器、三相全桥型两电平电压源变流器或三电平电压源变流器。
[0020]优选地，所述电压源变流器为半桥型模块化多电平电压源变流器；所述半桥型模块化多电平电压源变流器由多个连接于低压直流端子和交流端子间的低压侧子模块和多个连接于中性线端子和交流端子间的中性线侧子模块组成；所述子模块由一个电容器、一个与所述电容器串联的串联IGBT和一个与所述电容器和所述串联IGBT并联的并联IGBT组成；当检测到直流故障时，将所有所述子模块中的所述串联IGBT关断；分别检测流过所述电压源变流器的交流侧的每一相的电流方向，并根据电流方向进行如下操作:如果检测到某一相电流从所述电压源变流器交流端子流向所述换流变压器，则将连接该相的所述低压直流侧子模块中的所述并联IGBT关断，同时将连接该相的所述中性线侧子模块中的所述并联IGBT导通；如果检测到某一相电流从所述换流变压器流向所述电压源变流器交流端子，则将连接该相的所述低压直流侧子模块中的所述并联IGBT导通，并且将连接该相的所述中性线侧子模块中的所述并联IGBT关断。[0021 ] 优选地，所述电网换相变流器为晶闸管变流器。
[0022]优选地，所述电网换相变流器为6脉动变流器或12脉动变流器。
[0023]本发明还提供了一种升压型直流自耦变压器的直流故障清除方法，所述直流自耦变压器包括电压源变流器、电网换相变流器和换流变压器所述电压源变流器的直流侧连接在低压直流线路和中性线或地线之间，所述电网换相变流器的直流侧连接在高压直流线路和低压直流线路之间，所述低压直流线路、所述电网换相变流器的低电压直流端和所述电压源变流器的高电压直流端连接在一起，所述电网换相变流器的交流侧和所述电压源变流器的交流侧通过所述换流变压器连接在一起；当检测到直流故障时，将所述电网换相变流器进行闭锁操作，并且在所述电压源变流器交流侧的每一相引入使该相交流电流趋近于降低的电压。
[0024]优选地，通过控制各个IGBT阀组的导通和关断，来引入使该相交流电流趋近于降低的电压。
[0025]优选地，基于所述电压源变流器的交流侧电流，来控制各个所述IGBT阀组的导通和关断。
[0026]优选地，所述电压源变流器由多个连接于低压直流端子和交流端子间的低压侧IGBT阀组和多个连接于中性线端子和交流端子间的中性线侧IGBT阀组组成；分别检测流过所述电压源变流器的交流侧的每一相的电流方向，并根据电流方向进行如下操作:如果检测到某一相电流从所述电压源变流器交流端子流向所述换流变压器，则将连接该相的所述低压直流侧IGBT阀组关断，同时将连接该相的所述中性线侧IGBT阀组导通；如果检测到某一相电流从所述换流变压器流向所述电压源变流器交流端子，则将连接该相的所述低压直流侧IGBT阀组导通，并且将连接该相的所述中性线侧IGBT阀组关断。
[0027]优选地，所述电压源变流器为三相半桥型两电平电压源变流器、三相全桥型两电平电压源变流器或三电平电