浅谈柔性直流电网主动限流开断直流故障

申娟平

[摘    要]在进行柔性直流电网故障诊断和综合控制时，通常会在其中应用主动限流模式，并利用主动限流模式对柔性直流电网故障问题进行有效控制，及时开断直流故障部位，为维持柔性直流电网稳定性和综合运行效果奠定基础。同时对柔性直流电网主动限流开断直流故障展开研究，保证柔性直流电网主动限流开断直流故障的力度和各项故障综合控制效果，这对于维持柔性直流电网整体运行效果显得至关重要。

[关键词]柔性直流电网;主动限流;开断;直流故障

[中图分类号]TM721.1 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）01–00–02

Talking about Active Current Limiting and Breaking DC Fault of Flexible DC Grid

Shen Juan-ping

[Abstract]In the fault diagnosis and comprehensive control of flexible DC grid， active current limiting mode is usually applied， and the active current limiting mode is used to effectively control the fault of flexible DC grid， and the DC fault location is disconnected in time to maintain flexibility. The stability and comprehensive operation effect of the DC grid lay the foundation. At the same time， research on the active current limiting and interrupting of DC faults in the flexible DC grid is carried out to ensure the strength of the active current limiting and interrupting of DC faults in the flexible DC grid and the comprehensive control effect of various faults， which is crucial to maintaining the overall operation effect of the flexible DC grid.

[Keywords]flexible DC grid; active current limiting; breaking; DC fault

對于柔性直流电网来说，其在长时间运行过程中可能受到一些阻碍，造成柔性直流电网故障问题频发，相应电网综合运行效果和电流传输效果也有很大影响。基于此，必须在考虑各项要求条件下处理柔性直流电网直流故障，强化主动限流控制模式在其中应用力度，借此降低柔性直流电网运行难度和出现各类故障问题的可能性，更好保证柔性直流电网良性运行效果。

1 柔性直流电网的概述

柔性直流电网是指采取柔性直流输电技术的电网。为保证该类电网运行效果和整体安全性，就应在考虑各项基础要求条件下维持柔性直流输电技术，以此强化电网电压换流器、自动断器件和脉宽调制装置运行效果和现实作用，从而维护柔性直流电网运行状态，将柔性直流电网运行出现各类故障问题的可能。当然应用柔性直流电网可以实现无源网络供电和换相问题控制等目标，方便电力部门借助柔性直流电网构成高质量多馈直流系统，维持电网运行效果和安全水平。

2 柔性直流电网直流故障表现

2.1 直流母线电压持续下降

如果柔性直流电网在长时间运行过程中出现直流故障，不仅影响柔性直流电网现实运行效果，还会导致电网在实际运行过程中出现直流路线电压持续下降的问题，这就影响直流母线运行效果和电能供给水平，相关系统运行稳定性和安全效果也会受到极大影响。在经过延迟时间为换流站极控制器控制周期后，极控制器开始对外部直流故障做出正确的响应，调节直流调制比，减小桥臂输出的直流电压分量。

2.2 直流侧电压和电流变化

不同大小的直流限流电感以及延时将对故障后混合型直流电压、电流特性产生不可忽略的影响。测量与控制延迟后换流器直流控制回路相关物理量的变化过程。瞬间直流线路故障传播到限流感线路侧，使直流母线电压从额定值急剧下降。在经过时间延迟为阀控制器延迟时间之后，子模块控制器开始对外部直流故障做出响应，通过控制功率模块电容的投切，使得换流阀输出电压的直流分量从额定值减小为1。

2.3 电流峰值限流效果异常

由于测量和控制系统的延时，使得换流器极控和阀控系统无法及时对外部直流故障做出正确的控制响应，即故障发生后存在一定时间的控制死区。在控制死区内，换流阀功率模块控制系统只能按照正常运行时的控制指令值对绝缘栅双极型晶体管进行开关控制。直到功率模块控制系统接收到阀控下发的正确指令，换流阀中部分子模块被旁路或被负荷投入后，换流站才能主动降低其直流母线电压以自适应外部直流电路电压的变化，从而限制柔性直流电网峰值。

3 主动限流控制具体要求

3.1 明确电网直流故障

为强化柔性直流电网主动限流控制力度，首先应对柔性直流电网直流故障展开有效研究，明确柔性直流电网中单换流器单相等效电路（图1）综合布置情况和实际运行状态，之后结合单换流器单相等效电路运行情况对柔性直流电网故障问题进行深入剖析，加深相关人员对柔性直流电网直流故障部位和相关系统运行混乱的了解，之后确定合理控制模式，防止柔性直流电网直流故障问题持续恶化。

3.2 确定电网限流数值

为保证柔性直流电网主动限流控制效果，必须结合柔性直流电网实际运行状态以及前馈控制器作用效果对柔性直流电网限流数值进行精准计算，保证相关人员全面掌握柔性直流电网限流数值以及各项基础信息，之后引导相关人员灵活应用各项精准数据信息对柔性直流电网直流故障实际表现和限流模式进行优化。保证直流电压前馈控制器及其直流电流控制环路达到合理状态，精准化各项数值信息，为推进柔性直流电网直流故障控制以及相应故障顺利开展奠定坚实基础。

3.3 维持电网限流状态

针对主动限流控制展开研究，强化该模式在柔性直流电网直流故障断开处理中作用效果，不仅需要保证柔性直流电网运行效果和主动限流控制力度，还应在主动限流控制模式支持下维持电网限流状态，控制电流突然变化对柔性直流电网运行效果產生不利影响，保障柔性直流电网直流故障处理效果，表明柔性直流电网主动限流控制力度和电网实际运行优势。

4 柔性直流电网主动限流开断直流故障

4.1 柔性直流电网峰值电流评估

对柔性直流电网直流故障问题来说，对其进行综合处理前期，应按照主动限流控制要求对柔性直流电网峰值电流进行有效评估，继而确定最大开断电流需求，明确柔性直流电网各个线路发生金属性短路故障时短路电流参数，之后在特定故障点留下确定短路峰值，并结合电流峰值以及各项参数信息确定柔性直流电网主动限流开断控制模式，强化主动限流控制在柔性直流电网直流故障综合处理和开断控制中的作用效果，严防柔性直流电网直流故障问题持续恶化，这对于保障柔性直流电网运行效果和安全水平也有极其重要的作用。一般来说，在对柔性直流电网峰值电流进行评估时，还应强化单换流器及其相关测试系统的应用力度，通过合理测试系统深入分析各项数值变化，帮助有关部门及时确定柔性直流电网直流故障表现以及峰值电流参数信息，继而为后期优化处理柔性直流电网直流故障问题提供标准参考依据。同时还应保证柔性直流电网网架结构、电流阻抗和换流站电流控制器的合理性和有效性，方便有关部门灵活应用，加强各项基础信息收集力度，满足柔性直流电网直流故障开断处理要求。

4.2 柔性直流电网电路需求分析

由于不同协调控制策略对柔性直流电网直流故障控制处理存在一定差异，这就应在开展柔性直流电网直流故障开断控制前期，对柔性直流电网电路需求展开有效分析，明确柔性直流电网运行过程中各部位电路需求时间和各项数据信息变化趋势，之后结合各项信息选择标准化的协调控制策略。由于主动限流开断时刻与柔性直流电网峰值时刻存在一些不确定特点，因此在对柔性直流电网故障电流进行开断处理时，必须引导相关人员对直流线路峰值情况以及柔性直流电网实际运行情况展开深入分析。明确柔性直流电网电路真实需求，在全面了解电网故障电流演变情况以及相关数值变化趋势（见图2）条件下，规划柔性直流电网主动限流渠道，并将柔性直流电网主动限流开断控制的现实作用表现出来。当然判断柔性直流电网电路真实需求条件下，还应对换流站与故障点之间距离进行有效研究，控制柔性直流电网母线电压衰减幅度，维持柔性直流电网较高运行水平，保障柔性直流电网传输部分直流功率能力。

4.3 柔性直流电网直流故障调控

一般来说，导致柔性直流电网运行过程中，出现直流故障的原因错综复杂，应对柔性直流电网直流故障问题表现和电网实际运行情况展开有效研究，同时结合柔性直流电网直流故障表现利用主动限流模式对发生电流故障的部位进行有效处理，严防柔性直流电网直流故障持续恶化，柔性直流电网运行效果和电流传输水平得到有力保障。用主动限流对柔性直流电网直流故障进行开断控制时，必须保证柔性直流电网直流故障处理的主动性和合理性，彰显主动限流在柔性直流电网运行以及基础电路电流限制和综合管控中的作用效果，提升柔性直流电网直流故障调控力度和预防效果，严防运行过程中再次出现故障问题，以此将主动限流控制的作用表现出来。由于直流故障调控在实际开展过程中也会受到外在因素干扰，这就应在考虑柔性直流电网现实运行状态条件下对各项参数信息和电流峰值变化情况作出深入研究，强化主动限流控制模式应用价值。落实柔性直流电网主动限流开断直流故障目标，发挥柔性直流电网现实作用。

4.4 柔性直流电网电流动态控制

完成柔性直流电网直流故障优化处理之后，还应利用主动限流以及各项协调控制模式展开有效研究，同时必须在主动限流控制模式支持下对柔性直流电网进行动态控制，一旦发现柔性直流电网运行过程中出现直流故障，就应结合前期收集来的动态化信息对柔性直流电网展开有效控制，保证柔性直流电网直流故障控制的动态效果和连贯性，在促进柔性直流电网良性运行和稳定控制时，将主动限流控制模式的现实作用表现出来。应用主动限流控制模式进行柔性直流电网电流动态控制时，还应保证电流传输的安全性和稳定性。

5 结语

为保障柔性直流电网运行效果，应对柔性直流电网长时间运行过程中出现的直流故障展开研究，之后按照各项直流故障实际表现和基础诱因规划合理控制模式，全面优化主动限流控制对柔性直流电网直流故障，保证电网运行质量和电流传输稳定性，并将柔性直流电网运行故障控制在固定范围中，同时发挥主动限流控制在开断柔性直流电网直流故障中的现实作用，避免柔性直流电网直流故障持续恶化。

参考文献

[1] 张颖，秦涛涛，刘钊.真空直流强迫过零开断中的弧后电流[J].电工技术学报，2021，36（2）：417-424.