一種直流輸電保護(hù)裝置、換流器及保護(hù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種直流輸電保護(hù)裝置，包括電阻單元和雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元，該保護(hù)裝置由所述電阻單元和所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)而成；其中所述電阻單元由至少一個(gè)電阻級(jí)聯(lián)而成，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元由至少一個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)而成。另外還提供一種含有該保護(hù)裝置的換流器，在每一個(gè)相單元中，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置。本發(fā)明還提供一種該換流器的保護(hù)方法。本發(fā)明能夠快速的、有效的抑制直流短路電流、阻尼電流振蕩，既能更好的保護(hù)設(shè)備安全，又能大大縮短故障電流衰減時(shí)間、從而縮短直流停運(yùn)時(shí)間，進(jìn)一步的，最大程度減小停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，具有很好的可實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種直流輸電保護(hù)裝置、換流器及保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直流輸電領(lǐng)域，特別涉及一種柔性直流輸電直流短路故障的保護(hù)裝置，使用該保護(hù)裝置構(gòu)成的換流器以及其保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電技術(shù)(HVDC, High-Voltage Direct Current)是一種借助于大功率半控電力電子器件(如晶閘管)或全控電力電子器件(如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，InsulatedGate Bipolar Transistor),集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT, Intergrated Gate CommutatedThyristors)等)實(shí)現(xiàn)交流/直流以及直流/交流轉(zhuǎn)換，從而以直流形式輸送電力能源的傳輸技術(shù)。其中，使用半控型電力電子器件晶閘管的直流輸電稱(chēng)為基于電流源型換流器的直流輸電系統(tǒng)(CSC-HVDC)，也稱(chēng)為常規(guī)直流輸電；使用全控型電氣電子器件IGBT的直流輸電稱(chēng)為基于電壓源型換流器的直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)，也稱(chēng)為柔性直流輸電。
[0003]直流輸電系統(tǒng)屬于高壓、大電流電氣設(shè)備，一旦發(fā)生故障，就有可能使設(shè)備因過(guò)電壓或過(guò)電流沖擊而損耗。因此，適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施是直流輸電系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行不可或缺的重要組成部分。
[0004]在各種可能的故障中，尤其以直流線路故障為代表的直流側(cè)故障為普遍。由于直流傳輸線路可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里，且暴露在復(fù)雜的自然環(huán)境中，發(fā)生故障的概率最大。當(dāng)直流線路發(fā)生短路等故障時(shí)，直流輸電系統(tǒng)將出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)流，需要及時(shí)抑制短路電流，并協(xié)助直流系統(tǒng)盡快從故障中恢復(fù)正常運(yùn)行。
[0005]常規(guī)直流使用晶閘管器件構(gòu)成的三相橋式換流器，在發(fā)生直流側(cè)短路故障時(shí)，可以通過(guò)對(duì)晶閘管觸發(fā)角的快速控制來(lái)抑制直流短路電流，具體做法是:在發(fā)生直流短路故障時(shí)，快速控制觸發(fā)角移相使直流電壓迅速反向，從而迅速抑制直流短路電流，待短路點(diǎn)自然斷弧后，恢復(fù)觸發(fā)角正常控制，并恢復(fù)直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果是一次性的瞬時(shí)故障，直流輸電系統(tǒng)將保持繼續(xù)正常運(yùn)行；如果是永久的短路故障，系統(tǒng)恢復(fù)后將再次出現(xiàn)短路電流，直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先制定的保護(hù)邏輯斷開(kāi)交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)，從而將整個(gè)直流輸電系統(tǒng)停運(yùn)。幸運(yùn)的是，這種永久故障在直流線路故障中只占非常小的比例，因此常規(guī)直流輸電系統(tǒng)很少因?yàn)橹绷骶€路短路而完全停運(yùn)。
[0006]但這種很好保護(hù)方式用在柔性直流輸電中卻完全不可行。由于柔性直流輸電系統(tǒng)采用IGBT構(gòu)成電壓源型換流器，無(wú)法通過(guò)換流器控制使直流電壓反向，也因此無(wú)法以該方式來(lái)抑制短路電流。于是柔性直流輸電系統(tǒng)應(yīng)對(duì)直流線路短路故障的措施是:直接斷開(kāi)交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)，從而將整個(gè)直流輸電系統(tǒng)停運(yùn)。待故障電流衰減完畢后，再重新充電、運(yùn)行。
[0007]在實(shí)際工程中，即使付出系統(tǒng)停運(yùn)的代價(jià)來(lái)應(yīng)對(duì)直流側(cè)短路故障也不足以很好的保護(hù)柔性直流輸電系統(tǒng)的設(shè)備不受安全威脅:
[0008](I)柔性直流輸電換流器中并聯(lián)有二極管器件，在發(fā)生直流短路故障時(shí)，為直流短路電流提供了回路，即使交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)打開(kāi)，直流回路中的斷流電流也會(huì)由于二極管的存在而衰減困難，一方面是設(shè)備將更長(zhǎng)時(shí)間的暴露在大電流沖擊下，另一方面也大大延長(zhǎng)了整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)的時(shí)間，從而加劇經(jīng)濟(jì)損失和系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。
[0009](2)在短路發(fā)生時(shí)，柔性直流輸電系統(tǒng)的電感和電容等設(shè)備將使短路電流發(fā)生振蕩，進(jìn)一步加劇了其對(duì)設(shè)備和外部系統(tǒng)的破壞力。
[0010]一種最直接的解決方法是在直流回路中增加直流斷路器，在短路故障發(fā)生時(shí)，通過(guò)直流斷路器迅速斷開(kāi)直流短路電流。但由于該設(shè)備的技術(shù)成熟度還不足以實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，因此在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)還無(wú)法采用。未來(lái)，即使在應(yīng)用技術(shù)成熟后，其設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)高昂，運(yùn)行維護(hù)工作量大、經(jīng)濟(jì)性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種直流輸電保護(hù)裝置、換流器及保護(hù)方法，有效的解決柔性直流輸電系統(tǒng)短路電流衰減困難、存在振蕩的的固有缺陷，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種直流輸電保護(hù)裝置，其特征在，包括電阻單元和雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元，該保護(hù)裝置由所述電阻單元和所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)而成；其中所述電阻單元由一個(gè)電阻構(gòu)成，或者由多個(gè)電阻級(jí)聯(lián)而成，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元由一個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)構(gòu)成，或者由多一個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)而成。
[0013]進(jìn)一步地，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)由二極管單元和開(kāi)關(guān)管單元的并聯(lián)而成，其中，所述開(kāi)關(guān)管單元的正極、所述二極管單元的負(fù)極以及所述電阻單元的一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的正端；
[0014]所述開(kāi)關(guān)管單元的負(fù)極、所述二極管單元的正極以及所述電阻單元的另一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的負(fù)端；
[0015]所述二極管單元由一個(gè)二極管構(gòu)成，或者由多個(gè)二極管級(jí)聯(lián)而成，所述開(kāi)關(guān)管單元由一個(gè)開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，或者由多個(gè)開(kāi)關(guān)管級(jí)聯(lián)而成。
[0016]進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)管為具有可關(guān)斷功能的功率半導(dǎo)體器件。
[0017]進(jìn)一步地，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用IGBT，以所述IGBT的集電極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGBT的發(fā)射極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極；
[0018]或者，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用至少一個(gè)IGCT或至少一個(gè)GTO構(gòu)成，以所述IGCT或所述GTO的陽(yáng)極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGCT或GTO的陰極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極；
[0019]或者，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用至少一個(gè)MOSFET構(gòu)成，以所述MOSFET的漏極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述MOSFET的源極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極。
[0020]進(jìn)一步地，所述保護(hù)裝置還配置相應(yīng)的冷卻設(shè)備。
[0021]進(jìn)一步地，還包括在所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間并聯(lián)電壓保護(hù)元件。
[0022]進(jìn)一步地，還包括在所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間并聯(lián)旁路開(kāi)關(guān)元件。
[0023]進(jìn)一步地，所述電阻R取值范圍在0.1?100歐姆。
[0024]本發(fā)明還提供一種含有該保護(hù)裝置的換流器，所述換流器包括三相，每一相包括上下兩個(gè)橋臂，所述每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器單元和至少一個(gè)子模塊串聯(lián)而成；每一相的上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元，上下橋臂的連接點(diǎn)為中點(diǎn)，三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器的負(fù)端，其特征在于，在每一個(gè)相單元中，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置。
[0025]進(jìn)一步地，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置具體指:至少一個(gè)所述保護(hù)裝置串聯(lián)在所述電抗器與所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述電抗器與所述中點(diǎn)之間，或者串聯(lián)在兩個(gè)所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器正端之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器負(fù)端之間。
[0026]進(jìn)一步地，每個(gè)相單元中所串聯(lián)的保護(hù)裝置的數(shù)量相等。
[0027]進(jìn)一步地，其特征在于，所述換流器適用于電壓源型拓?fù)?，可以是模塊化多電平柔性直流系統(tǒng)、兩電平柔性直流系統(tǒng)或者三電平柔性直流系統(tǒng)。
[0028]本發(fā)明還提供一種該換流器的保護(hù)方法，其特征在于，包括步驟:檢測(cè)并判斷是否發(fā)生直流側(cè)短路故障，如果發(fā)生，則對(duì)串聯(lián)在所述橋臂中的所有所述保護(hù)裝置的所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)；并在故障電流衰減完畢后恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:為柔性直流輸電提供了 一種保護(hù)裝置、換流器及保護(hù)方法，能夠快速的、有效的抑制直流短路電流、阻尼電流振蕩，既能更好的保護(hù)設(shè)備安全，又能大大縮短故障電流衰減時(shí)間、從而縮短直流停運(yùn)時(shí)間，進(jìn)一步的，最大程度減小停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，具有很好的可實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是一種模塊化多電平柔性直流輸電拓?fù)洌?br> [0031]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種保護(hù)裝置的單元結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一種含有保護(hù)裝置的換流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一種含有保護(hù)裝置換流器發(fā)生短路故障的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]如圖1所示，是一個(gè)換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該換流器包括三相，每一相包括上下兩個(gè)橋臂，共由6個(gè)橋臂構(gòu)成。每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器L和N個(gè)子模塊SM串聯(lián)而成,每一相的上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元。上下橋臂的連接點(diǎn)稱(chēng)為中點(diǎn)。三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為換流器的負(fù)端。
[0036]本發(fā)明提供一種保護(hù)裝置，包括一個(gè)電阻單元和一個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元，該保護(hù)裝置由所述電阻單元和所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)而成。其中所述電阻單元可以是一個(gè)電阻，或者是多個(gè)電阻通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)等方式級(jí)聯(lián)而成，同樣的，該雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元也可以是一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)，或者是由多個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)而成。
[0037]進(jìn)一步的，該雙向流通電流開(kāi)關(guān)可以由二極管單元和開(kāi)關(guān)管單元的并聯(lián)而成，其中，所述開(kāi)關(guān)管單元的正極、所述二極管單元的負(fù)極以及所述電阻單元的一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的正端；開(kāi)關(guān)管單元的負(fù)極、所述二極管單元的正極以及所述電阻單元的另一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的負(fù)端；所述二極管單元可以是一個(gè)二極管，或者由多個(gè)二極管級(jí)聯(lián)而成，所述開(kāi)關(guān)管單元可以是一個(gè)開(kāi)關(guān)管，或者是由多個(gè)開(kāi)關(guān)管級(jí)聯(lián)而成。開(kāi)關(guān)管為具有可關(guān)斷功能的功率半導(dǎo)體器件。[0038]雙向流通電流開(kāi)關(guān)還可以采用IGBT，以所述IGBT的集電極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGBT的發(fā)射極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極。
[0039]或者，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用至少一個(gè)IGCT或至少一個(gè)門(mén)級(jí)關(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-Off Thyristor, GT0)加上其他輔助裝置構(gòu)成，以所述IGCT或所述GTO的陽(yáng)極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGCT或GTO的陰極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極。
[0040]或者，雙向流通電流開(kāi)關(guān)還可以采用所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用金氧半場(chǎng)效晶體管((Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)加上其他輔助裝置構(gòu)成，以所述MOSFET的漏極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述MOSFET的源極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極。
[0041]另外，保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)管將流過(guò)橋臂電流，因此該保護(hù)裝置還可以配置相應(yīng)的冷卻設(shè)備。優(yōu)選地，可以采用水冷散熱。
[0042]另外，所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間還可以并聯(lián)電壓保護(hù)元件，以抑制開(kāi)關(guān)兩端的過(guò)電壓。
[0043]另外，所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間還可以并聯(lián)旁路開(kāi)關(guān)元件，以方便的切除保護(hù) >J-U ρ?α裝直。
[0044]另外，保護(hù)裝置里的電阻R取值范圍在0.1~100歐姆。
[0045]如圖2所示是保護(hù)裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，包括一個(gè)電阻、一個(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)二極管。開(kāi)關(guān)管T的正極、二極管的負(fù)極以及電阻的一端連接在一起，定義為該保護(hù)裝置的正端，開(kāi)關(guān)管的T的負(fù)極、二極管的正極以及電阻另一端連接在一起，定義為該保護(hù)裝置的負(fù)端。
[0046]需要注意的是，這里的一個(gè)電阻單元可以是一個(gè)電阻，也可以是多個(gè)電阻通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)等級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成，而不局限于一個(gè)實(shí)際的電阻。同樣的，開(kāi)關(guān)管、二極管均可由多個(gè)級(jí)聯(lián)而成。這里的圖2是保護(hù)裝置實(shí)施例的一個(gè)等效電路圖。
[0047]本發(fā)明還提供一種該保護(hù)裝置的換流器，該換流器包括三相，每一相包括上下兩個(gè)橋臂，所述每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器單元和至少一個(gè)子模塊串聯(lián)而成；每一相的上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元，上下橋臂的連接點(diǎn)為中點(diǎn)，三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器的負(fù)端，其特征在于，在每一個(gè)相單元中，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置。
[0048]這里所說(shuō)的電抗器單元可以是一個(gè)電抗器或者多個(gè)電抗器級(jí)聯(lián)而成。
[0049]優(yōu)選的，每個(gè)相單元中所串聯(lián)的保護(hù)裝置的數(shù)量相等。
[0050]保護(hù)裝置可以串聯(lián)在相單元中的任意位置，例如可以串聯(lián)在所述電抗器與所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述電抗器與所述中點(diǎn)之間，或者串聯(lián)在兩個(gè)所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器正端之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器負(fù)端之間。
[0051 ] 所述保護(hù)裝置可以同時(shí)串聯(lián)在上下橋臂中的對(duì)稱(chēng)位置，也可以不對(duì)稱(chēng)。
[0052]各個(gè)相單元中所串聯(lián)的保護(hù)裝置可以串在對(duì)應(yīng)位置，也可以不對(duì)應(yīng)。
[0053]這里的換流器可以是模塊化多電平柔性直流系統(tǒng)、兩電平柔性直流系統(tǒng)或者三電平柔性直流系統(tǒng)。[0054]一種較優(yōu)的實(shí)施方案如圖3所示，是將保護(hù)裝置串聯(lián)在圖1所給出的換流器中，在三個(gè)上橋臂的子模塊與電抗器之間各串聯(lián)一個(gè)保護(hù)裝置。
[0055]本發(fā)明提供的這種換流器中保護(hù)裝置的串聯(lián)方式，屬于在換流器的交流側(cè)的串聯(lián)。這樣具有益效果是:(1)保護(hù)裝置可與換流器一體化設(shè)計(jì)、工程可實(shí)現(xiàn)性好、節(jié)省空間。保護(hù)裝置可采用模塊化設(shè)計(jì)理念，直接與換流器子模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和組裝，與子模塊外形、尺寸、接線一致，直接裝設(shè)在換流器中，不占據(jù)額外空間，這一優(yōu)勢(shì)在非常強(qiáng)調(diào)緊湊型設(shè)計(jì)的柔性直流輸電工程中至關(guān)重要。(2)無(wú)需獨(dú)立取能。保護(hù)裝置中的開(kāi)關(guān)管及其控制回路需要適當(dāng)?shù)碾娫垂╇?，在交流?cè)安裝，可以與換流閥共用取能回路。(3)可以不用配置獨(dú)立冷卻設(shè)備，與其他設(shè)備共用冷卻設(shè)備。保護(hù)裝置中的大功率電力電子器件需要水冷循環(huán)來(lái)降溫，在換流閥交流側(cè)安裝，可以與換流閥共用水冷設(shè)備。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低。相比直流側(cè)，交流側(cè)電流有效值小，保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)管可以選擇換流器同型號(hào)開(kāi)關(guān)管即可，而無(wú)需采用多開(kāi)關(guān)管并聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)提升電流額定值。(5)抑制電流振蕩效果更好。理論分析與試驗(yàn)結(jié)果表明，保護(hù)裝置串聯(lián)在換流器交流側(cè)在故障初期對(duì)電流振蕩的抑制效果好，能有效抑制橋臂的故障電流峰值，降低整個(gè)橋臂的子模塊電流應(yīng)力。
[0056]對(duì)于本發(fā)明所提供的含有保護(hù)裝置的換流器，當(dāng)該換流器正端與負(fù)端所連線路等設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，各橋臂會(huì)流過(guò)較大的短路電流，且受整個(gè)回路中電容和電感的影響，短路電流還會(huì)發(fā)生振蕩，從而嚴(yán)重危及整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的安全。圖4為該發(fā)生短路時(shí)的示意圖。
[0057]針對(duì)此問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種利用所述保護(hù)裝置來(lái)抑制直流短路電流、阻尼電流振蕩的保護(hù)方法，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以包括如下步驟:
[0058](I)檢測(cè)并判斷是否發(fā)生直流側(cè)短路故障，如果是，轉(zhuǎn)步驟(2)。
[0059](2)對(duì)串聯(lián)在橋臂的所有保護(hù)裝置的雙向流通電流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)。
[0060](3)檢測(cè)并判斷故障電流是否衰減完畢，如果是，轉(zhuǎn)步驟(4)。
[0061](4)恢復(fù)柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行。
[0062]本發(fā)明中所稱(chēng)的級(jí)聯(lián)，包括串聯(lián)、并聯(lián)等連接方式。
[0063]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流輸電保護(hù)裝置，其特征在于，包括電阻單元和雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元，該保護(hù)裝置由所述電阻單元和所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)而成；其中所述電阻單元由一個(gè)電阻構(gòu)成，或者由多個(gè)電阻級(jí)聯(lián)而成，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元由一個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)構(gòu)成，或者由多個(gè)雙向流通電流開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)而成。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)由二極管單元和開(kāi)關(guān)管單元的并聯(lián)而成，其中，所述開(kāi)關(guān)管單元的正極、所述二極管單元的負(fù)極以及所述電阻單元的一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的正端； 所述開(kāi)關(guān)管單元的負(fù)極、所述二極管單元的正極以及所述電阻單元的另一端連接在一起，定義為所述保護(hù)裝置的負(fù)端； 所述二極管單元由一個(gè)二極管構(gòu)成，或者由多個(gè)二極管級(jí)聯(lián)而成，所述開(kāi)關(guān)管單元由一個(gè)開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，或者由多個(gè)開(kāi)關(guān)管級(jí)聯(lián)而成。
3.如權(quán)利要求2所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)管為具有可關(guān)斷功能的功率半導(dǎo)體器件。
4.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用IGBT，以所述IGBT的集電極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGBT的發(fā)射極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極； 或者，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用至少一個(gè)IGCT或至少一個(gè)GTO構(gòu)成，以所述IGCT或所述GTO的陽(yáng)極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述IGCT或GTO的陰極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極； 或者，所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)采用至少一個(gè)MOSFET構(gòu)成，以所述MOSFET的漏極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的正極，以所述MOSFET的源極作為所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)的負(fù)極。
5.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置還配置相應(yīng)的冷卻設(shè)備。
6.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，還包括在所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間并聯(lián)電壓保護(hù)元件。
7.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，還包括在所述保護(hù)裝置的正負(fù)極之間并聯(lián)旁路開(kāi)關(guān)元件。
8.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述電阻取值范圍在0.1~100歐姆。
9.一種含有權(quán)利要求1所述保護(hù)裝置的換流器，其特征在于，所述換流器包括三相，每一相包括上下兩個(gè)橋臂，所述每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器單元和至少一個(gè)子模塊串聯(lián)而成；每一相的上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元，上下橋臂的連接點(diǎn)為中點(diǎn)，三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器的負(fù)端；在每一個(gè)相單元中，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置；其中所述電抗器單元由一個(gè)電抗器構(gòu)成或者由多個(gè)電抗器級(jí)聯(lián)而成。
10.如權(quán)利要求9所述的換流器，其特征在于，串聯(lián)至少一個(gè)所述保護(hù)裝置具體指:至少一個(gè)所述保護(hù)裝置串聯(lián)在所述電抗器與所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述電抗器與所述中點(diǎn)之間，或者串聯(lián)在兩個(gè)所述子模塊之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器正端之間，或者串聯(lián)在所述子模塊與所述換流器負(fù)端之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的換流器，其特征在于，每個(gè)相單元中所串聯(lián)的保護(hù)裝置的數(shù)量相等。
12.如權(quán)利要求9所述的換流器，其特征在于，所述換流器適用于電壓源型拓?fù)?，可以是模塊化多電平柔性直流系統(tǒng)、兩電平柔性直流系統(tǒng)或者三電平柔性直流系統(tǒng)。
13.—種如權(quán)利要求9所述換流器的保護(hù)方法，其特征在于，包括步驟:檢測(cè)并判斷是否發(fā)生直流側(cè)短路故障，如果發(fā)生，則對(duì)串聯(lián)在所述橋臂中的所有所述保護(hù)裝置的所述雙向流通電流開(kāi)關(guān)單元施加關(guān)斷信號(hào)；并在故障電流衰減完畢后恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104009446SQ201410069444
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】曹冬明, 謝曄源, 邵震霞, 盧宇, 李敏, 劉海彬, 李海英 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司