一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法及装置

技术领域

本发明涉及直流输电相关技术领域，尤其涉及一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法及装置。

背景技术

随着能源的开发、电能的传输及电力负荷的不断扩大，电力网路获得了高速发展，目前已进入从大区性电网向全国性互联电网过渡的阶段。在大区电网互联中，直流联网具有可实现电网间非同步运行及隔离、克服长距离大容量送电及提高大区电网稳定性等优点。相比仅能实现点对点输送直流功率的传统两端直流输电系统，当多个交流系统间采用直流互联时，多端直流输电具有能够实现多电源供电、多落点受电及运行方式更灵活等特点，这将极大的节省投资成本和运行费用，已成为适应我国资源和负荷分布的重要形式。

多端直流输电系统是指三个及以上换流站通过一定联结方式构成的输电系统，能够实现多点供电以及多点受电，多端直流由于具有输电灵活性，是当今直流输电工程的发展方向。直流线路故障重启动功能是高压直流输电系统的一种常用直流控制功能，当高压直流线路发生接地等故障时，通过直流线路故障重启动功能快速控制直流线路电流为零和直流电压为零，并经过一定的线路去游离时间后重新启动建立直流电压和直流电流，达到消除直流线路故障目的，一定程度上能够减少高压直流输电系统不必要的停运。

现有技术中，直流输电系统的故障重启方法通常包括如下步骤：线路保护检测到线路故障后，将线路故障重启信号发送给极控系统，极控系统收到线路故障重启信号后进行故障隔离的操作，待达到去游离时间后，系统再次重启，若重启成功则系统继续运行，若重启不成功，继续重启动，直至达到设定的故障重启次数还未成功，则闭锁直流系统。该方法的流程图如图1所示。

现有技术的上述技术方案是针对两端系统的线路故障重启方法，无法适用于多端直流输电系统，若直接照用将降低直流系统的运行可靠性，导致无故障部分异常停机，故需根据多端直流输电系统的特点制定线路故障重启动策略。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于针对多端直流输电线系统的特点，制定了适用于多端直流输电系统的线路故障重启策略，能够有效提高直流系统的运行可靠性，避免无故障部分异常停机等异常情况的发生。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法，包括步骤：

在直流输电系统线路故障的重启操作中，当故障次数达到设定值时，

S1、判断故障线路是否连接有唯一站，若是且连接唯一线路，则执行步骤S2，若否，则执行步骤S3；

S2、闭锁所述直流输电系统，切除故障线路以及其所连接的唯一站，并按照优先级将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式，跳转至步骤S4；

S3、在线切除故障换流站和/或故障线路；

S4、将剩余未发生故障的直流输电系统重启；

S5、重启结束。

进一步的，在步骤S1之前，还包括步骤：

S01、输电系统线路故障时，进行故障隔离操作，并在预定时间后重启系统；

S02、判断重启动是否成功，若成功，则跳转至步骤S5，重启结束，若不成功，则执行步骤S03；

S03、判断故障次数是否达到预定次数，若达到，则执行步骤S1，若未达到，则执行步骤S01。

进一步的，所述步骤S01中输电系统线路故障时，将故障信号通过站间通信发送至各站极控系统，由各站极控系统根据各站控制模式进行故障隔离操作。

进一步的，所述预定时间包括去游离时间。

进一步的，所述唯一站包括唯一整流站和唯一逆变站。

根据本发明的另一个方面，提供了一种并联型多端直流输电系统线路故障重启装置，包括判断模块、唯一站处理模块、非唯一站处理模块、以及重启模块；其中，

所述判断模块，当故障次数达到设定值时，判断故障线路是否连接有唯一站，若是，则触发唯一站处理模块，若否，则触发非唯一站处理模块；

所述唯一站处理模块，闭锁所述直流输电系统，切除故障线路以及其所连接的唯一站，并按照优先级将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式；

所述非唯一站处理模块，在线切除故障换流站和/或故障线路；

所述重启模块，在所述唯一站处理模块或者非唯一站处理模块处理完成后，将剩余未发生故障的直流输电系统重启。

进一步的，还包括故障隔离模块；

所述故障隔离模块，在输电系统线路故障时，进行故障电流清除的操作，并在预定时间后重启系统；

所述判断模块，还用于判断所述故障隔离模块的重启动是否成功，若成功，则重启结束，若不成功，则继续判断故障次数是否达到预定次数，若达到，进行唯一站的判断，若未达到，则重新触发所述故障隔离模块。

进一步的，所述故障隔离模块，在输电系统线路故障时，将故障信号通过站间通信发送至各站极控系统，通过各站极控系统根据各站控制模式进行故障电流清除操作。

进一步的，所述预定时间包括去游离时间。

进一步的，所述唯一站包括唯一整流站和唯一逆变站。

综上所述，本发明提供一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法及装置，针对多端直流输电系统中故障线路连接有唯一站和未连接有唯一站的工况分别进行处理，对于连接有唯一站的工况，将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式后才能再次进行系统重启，有效减少系统停机时间，极大地提高系统故障处理的可靠性；对于未连接有唯一站的工况，直接在线退出故障换流站和线路，可以大大减少系统重启动的时间，有效提高系统的传输效率。

附图说明

图1是现有技术中直流输电系统故障重启方法的流程图；

图2是本发明并联型多端直流输电系统线路故障重启方法的流程图；

图3是本发明并联型多端直流输电系统线路故障重启装置的构成框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。多端直流输电系统是指三个及以上换流站通过一定联结方式构成的输电系统，能够实现多点供电以及多点受电，本发明针对多端直流输电系统的特点，提供了适用于多端直流输电系统的线路故障重启策略。根据本发明的一个实施例，提供了一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法，该方法的流程图如图2所示，包括步骤：

S01、并联型多端直流输电系统线路故障时，将故障信号通过站间通信发送至各站极控系统，由各站极控系统根据各站控制模式进行故障清除操作，并在预定时间后再次重启系统。其中，该预定时间可以包括线路的去游离时间。故障清除操作对于常规直流系统来说可以是移相操作，针对柔性直流系统可通过换流器清除故障电流，也可通过直流断路器直接隔离故障。

S02、判断重启动是否成功，若成功，则跳转至步骤S5，重启结束，若不成功，则执行步骤S03；

S03、判断故障重启次数是否达到预定次数，若达到，则执行步骤S1，若未达到，则执行步骤S01，以继续进行系统重启。

S1、判断发生故障的线路是否连接有唯一站，若连接有唯一站且是唯一线路，则执行步骤S2，若未连接有唯一站，则执行步骤S3；

S2、闭锁所述直流输电系统，待直流输电系统闭锁后切除故障线路以及其所连接的唯一站，并按照优先级将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式，跳转至步骤S4。其中，按照优先级转换可以基于以下几个方面的考量：1)换流站容量大小；2)换流站重要程度；3)换流站电源接入形式。可以采用以下方式进行转换：1)若有故障电流直接切除手段，如直流断路器，则切除故障后直接按照优先级转换控制模式系统后，即可恢复运行；2)若换流器具备故障电流清除功能，则系统经历短时停运后，按照优先级转换控制模式后，系统即可恢复运行；3)若上述1)2)功能都没有，则系统需要经历较长时间停运并转换运行状态后按照优先级转换控制模式系统即可恢复运行。

在直流输电系统中的换流站包括整流站和逆变站，如果在某直流输电系统中只存在唯一的整流换流站或者逆变换流站，则将该唯一的整流换流站或者逆变换流站称为唯一站，与唯一站相连的线路即唯一线路。唯一站是多端直流系统中唯一送端或唯一受端，如果失去唯一站，将会导致多端直流系统无法保持功率平衡，进而导致系统停运，因此，在故障线路连接唯一站的情况下，需转换控制模式后再将健全系统重启，以此提高系统的可靠性。

S3、若发生故障线路未连接有唯一站，则在等待去游离时间的过程中，在线将故障换流站或故障线路进行切除。

S4、在针对连接有唯一站或者未连接有唯一站的工况分别进行处理后，将剩余未发生故障，即健全的直流输电系统再次进行重启。

S5、重启结束。

由上述实施流程可以看出，本实施例提供的重启方法针对直流输电系统中连接有唯一站和未连接有唯一站的工况进行判断以及根据判断结果对两种工况分别进行处理，对于连接有唯一站的工况，将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式后才能再次进行系统重启，有效减少系统停机时间，极大地提高系统故障处理的可靠性；对于未连接有唯一站的工况，直接在线退出故障换流站和线路，可以大大减少系统重启动的时间，有效提高系统的传输效率。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种并联型多端直流输电系统线路故障重启装置，该装置的构成框图如图3所示，包括故障隔离模块、判断模块、唯一站处理模块、非唯一站处理模块、以及重启模块。

故障隔离模块，在输电系统线路故障时，将故障信号通过站间通信发送至各站极控系统，由各站极控系统根据各站控制模式进行线路故障电流清除操作，并在预定时间后再次重启系统。其中，该预定时间可以包括线路的去游离时间。

判断模块可进行多次多类型的判断，可用于判断所述故障隔离模块的重启动是否成功，若成功，则重启结束，若不成功，则继续判断故障次数是否达到预定次数，若达到，进行唯一站的判断，若未达到，则重新触发所述故障隔离模块。当故障次数达到设定值时，判断故障线路是否连接有唯一站，若是，则触发唯一站处理模块，若否，则触发非唯一站处理模块。

唯一站处理模块，针对连接有唯一站的故障线路，闭锁所述直流输电系统，待直流输电系统闭锁后切除故障线路以及其所连接的唯一站，并按照优先级将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式。

非唯一站处理模块，若发生故障线路未连接有唯一站，则在等待去游离时间的过程中，在线将故障换流站或故障线路进行切除。

重启模块，在所述唯一站处理模块或者非唯一站处理模块处理完成后，将剩余未发生故障的直流输电系统重启。

综上所述，本发明涉及一种并联型多端直流输电系统线路故障重启方法及装置，针对多端直流输电系统中故障线路连接有唯一站和未连接有唯一站的工况分别进行处理，对于连接有唯一站的工况，将其余换流站中的一个无故障站转换成唯一站运行模式后才能再次进行系统重启，有效减少系统停机时间，极大地提高系统故障处理的可靠性；对于未连接有唯一站的工况，直接在线退出故障换流站和线路，可以大大减少系统重启动的时间，有效提高系统的传输效率。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。