CN118281824A - 一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及介质，所述方法包括：当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，直流直挂储能装置包括储能子模块与耗能子模块；在预设的延时后，闭锁储能子模块，并投入耗能子模块；获取直流电流，当直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。本发明实施例实施简单，适用性强，能够快速有效地消除直流侧故障。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统输配电技术领域，尤其涉及一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及介质。
背景技术
新能源汇集站是新能源汇集、送出和并网的关键环节，内部含有直流直挂储能、高压直流母线、并网换流器等多类型复杂电力电子设备。随着海上风电资源的开发，为了实现远海风电低成本高可靠送出，以及满足大规模远海风电并网需求，远海风电可采用直流送出方案，并在风电上岸后汇集到大型汇集站统一送出。此外，新能源应通过配置储能，实现至少6%的调频能力，大规模海上风电并网必须配搭大规模储能，其中，直流直挂储能可以提高换流设备的容量利用率，具有较大发展潜力。但现有的高压直流直挂储能技术缺乏实际工程经验，且新能源汇集站的稳定运行，需要解决包括直流侧设备层面和直流系统层面的协调控制问题，特别是直流故障下直流侧关键设备的故障抑制和故障隔离问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及存储介质，通过主动降压以及采用耗能装置与机械开关协调搭配的方式隔离直流故障，实施简单，适用性强，能够快速有效地消除直流侧故障。
本发明实施例提供了一种新能源汇集站直流故障隔离方法，包括：
当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
作为上述方案的改进，所述直流故障的检测方法，包括：
获取直流电压和所述直流电流；
若所述直流电压不大于预设电压，且所述直流电流不小于预设电流，则判定发生所述直流故障。
作为上述方案的改进，所述闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块，具体包括：
采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量；
根据所述目标切出数量，闭锁对应数量的所述储能子模块；
根据所述目标切入数量，投入对应数量的所述耗能子模块。
作为上述方案的改进，所述采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量，具体包括：
根据设定的期望故障处理时间范围，获取在历史直流故障状态下所述储能子模块的切出数量与所述耗能子模块的投入数量的历史数据，并组成历史数据向量；
根据当前时刻与所述历史数据的记载时刻的时间间隔，采用负相关函数计算得到所述历史数据向量对应的权重向量；
将所述权重向量进行归一化，并将归一化后的所述权重向量与所述历史数据向量的转置相乘，得到期望故障处理时间下所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标投入数量。
作为上述方案的改进，所述耗能子模块包括并联的第一支路与第二支路；
所述第一支路包括串联连接的耗能电阻与等效开关；
所述第二支路包括第一绝缘栅双极晶体管与第一反并联二极管。
作为上述方案的改进，所述等效开关包括并联的第三支路、第四支路与第五支路；
所述第三支路包括晶闸管；
所述第四支路包括第二绝缘栅双极晶体管与第二反并联二极管；
所述第五支路包括旁路开关。
作为上述方案的改进，所述机械开关包括并联连接的超快速隔离开关与避雷器。
本发明实施例还提供了一种新能源汇集站直流故障隔离装置，包括：
主动降压模块，用于当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
故障隔离模块，用于在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，且所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一项所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及存储介质的有益效果在于：通过在发生直流故障时先进行主动降压，再采用耗能装置与机械开关协调搭配的方式隔离直流故障，实施简单，适用性强，能够快速有效地消除直流侧故障；通过使耗能子模块中的耗能电阻串入直流侧故障回路中，加速对故障回路中能量的耗散，使时间常数减小，加快故障电流的衰减，缩短了故障发生到机械开关跳开的时间，能够更快速地隔离直流故障；采用权重分配算法对储能子模块的切出数量与耗能子模块的投入数量进行选择，能够在兼顾直流故障清除准确率与清除效果的同时，尽可能减少储能子模块与耗能子模块的动作次数。本发明实施例解决了新能源汇集站在直流故障下直流侧关键设备的故障抑制和故障隔离问题，能够在不采用直流断路器的条件下，保障直流故障下新能源汇集站内直流侧关键设备的安全。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种含直流直挂储能的海上风电直流送出系统的拓扑结构示意图；
图3是本发明实施例提供的直流直挂储能装置及其储能子模块与耗能子模块的拓扑结构示意图；
图4是本发明实施例提供的储能子模块在旁路状态和投入状态下的电流通路示意图；
图5是本发明实施例提供的耗能子模块在旁路状态和投入状态下的电流通路示意图；
图6是本发明实施例提供的一种直流故障的检测方法的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种直流侧机械开关的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的直流侧故障电流仿真波形示意图；
图9是本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离装置的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离方法的流程示意图。所述新能源汇集站直流故障隔离方法，包括：
S1：当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
S2：在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种含直流直挂储能的海上风电直流送出系统的拓扑结构示意图。海上风电场的风电机组的输出通过送端交流网络送至海上整流站，即送端MMC（Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器），然后通过含直流直挂储能装置的直流输电系统输送至新能源汇集站，即并网MMC，进而实现受端的交流并网。其中，新能源汇集站的并网MMC直流侧正负极分别通过二级管阀和直流母线相连，二极管阀的电流流通方向对应于功率从直流母线输送至并网MMC的方向。
其中，直流直挂储能装置除了包括储能子模块，还包括耗能子模块。请参阅图3，图3是本发明实施例提供的直流直挂储能装置及其储能子模块与耗能子模块的拓扑结构示意图，直流直挂储能装置中有多个储能子模块与耗能子模块。储能子模块为半桥子模块拓扑结构，包括两个IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）及反并联二极管，以及一个储能装置，其中VT1和VT2表示绝缘栅双极晶体管，VD1和VD2表示二极管。
作为其中一个可选的实施例，所述耗能子模块包括并联的第一支路与第二支路；
所述第一支路包括串联连接的耗能电阻与等效开关；
所述第二支路包括第一绝缘栅双极晶体管与第一反并联二极管。
作为其中一个可选的实施例，所述等效开关包括并联的第三支路、第四支路与第五支路；
所述第三支路包括晶闸管；
所述第四支路包括第二绝缘栅双极晶体管与第二反并联二极管；
所述第五支路包括旁路开关。
具体的，耗能子模块包括两个并联支路，第一支路由耗能电阻和等效开关串联得到，等效开关由第二绝缘栅双极晶体管VT3与第二反并联二极管VD3、晶闸管SCR以及旁路开关三个并联支路构成，其中晶闸管SCR和第二绝缘栅双极晶体管VT3的电流流通方向为低压端口到高压端口；第二支路由第一绝缘栅双极晶体管VT4与第一反并联二极管VD4构成，其中第一绝缘栅双极晶体管VT4的电流流通方向为高压端口到低压端口。
具体的，步骤S1，由于储能子模块的投入及换流站按原策略的运行会影响直流故障的清除，因此需要实时检测是否发生直流故障，当检测到直流故障时，使直流直挂储能装置和海上风电直流送出系统的送端换流站进入主动降压控制模式。请参阅图4，图4是本发明实施例提供的储能子模块在旁路状态和投入状态下的电流通路示意图，其中实线部分表示对应状态下的电流通路。在正常运行模式下，储能子模块为投入状态。在主动降压控制模式下，向储能子模块的VT1施加关断信号，向VT2施加开通信号，使直流直挂储能回路中的所有储能子模块由投入状态切换至旁路状态，以阻断储能元件的放电过程。由于换流站中MMC子模块采用全桥结构，在直流电压为零时交流电压可能不为零，为避免过调制的发生，将送端换流站的交流输出电压指令值设定为零；并在调制过程中，将直流电压参考值设定为零，通过调整换流站中MMC子模块的投入情况来保证直流侧无放电电容。其中，交流输出电压指令值设定为零，交流侧输出电流在内外环控制器的作用下调节至零，以减少交流系统向直流系统馈入的有功能量，避免子模块电压持续上升，从而保证换流器处于可控状态。
进一步的，步骤S2，在经过一定延时后，若直流电流仍然较大，则无法保证直流侧机械开关跳开以隔离直流故障，此时直流直挂储能装置和送端换流站将进入电流限制和故障隔离模式，直流直挂储能装置先闭锁储能子模块，然后投入耗能子模块，以加速电流衰减，当直流电流下降到50A以下时，采用跳开直流侧机械开关的方式来隔离直流故障。请参阅图5，图5是本发明实施例提供的耗能子模块在旁路状态和投入状态下的电流通路示意图，其中实线部分表示对应状态下的电流通路。在正常运行模式下，耗能子模块不投入运行，其为旁路状态，此时耗能子模块的电流通路只有第二支路。在电流限制和故障隔离模式下，耗能子模块的第一支路中的等效开关闭合，向耗能子模块的第二支路中的VT4施加关断信号，将直流直挂储能装置中的耗能子模块由旁路状态切换至投入状态，使耗能子模块中的耗能电阻串入直流侧故障回路中，加速对故障回路中能量的耗散，使时间常数减小，加快故障电流的衰减，以更快满足机械开关对开断电流的要求。
优选的，预设的延时优选为2~5ms。
进一步的，在步骤S1之前，本发明实施例还包括对直流故障的检测。
作为其中一个可选的实施例，所述直流故障的检测方法，包括：
获取直流电压和所述直流电流；
若所述直流电压不大于预设电压，且所述直流电流不小于预设电流，则判定发生所述直流故障。
具体的，由于系统正确实现控制策略的前提是准确判断系统所处状态，因此需要实时检测直流电压和直流电流，并根据直流电压和直流电流测量值判断直流故障是否发生。在分析换流器谐波时，虑及的最高次谐波一般为100倍工频（谐波频率为5000Hz，周期为0.2ms），因此，为避免保护误动作，将直流电压经过时间常数为0.2ms的一阶惯性环节作为电压信号，将直流电流取绝对值作为电流信号。对海上风电系统而言，直流侧故障通常为金属性故障，在故障发生初期，故障回路可等效为RLC电路，故障过程可等效为RLC回路的快速放电过程。该故障的显著特征为直流电压的大幅下降与直流电流的大幅上升，为避免交流侧故障导致保护误动作，需针对该故障特征同时检测电压信号与电流信号来判断直流故障发生与否。请参阅图6，图6是本发明实施例提供的一种直流故障的检测方法的流程示意图。首先，获取直流电压值，并进行一阶惯性环节，得到电压信号；判断电压信号是否小于等于预设电压，若否，则未发生直流故障；若是，则进一步获取直流电流值，得到电流信号；判断电流信号是否大于等于预设电流，若否，则未发生直流故障；若电压不大于预设电压，且电流不小于预设电流，则判定系统发生了直流故障。其中，预设电压优选为0.2p.u.，预设电流优选为1.5p.u.。
作为其中一个可选的实施例，所述闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块，具体包括：
采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量；
根据所述目标切出数量，闭锁对应数量的所述储能子模块；
根据所述目标切入数量，投入对应数量的所述耗能子模块。
具体的，为尽可能减少储能子模块与耗能子模块的动作次数，同时兼顾直流故障的清除准确率与清除效果，并非所有储能子模块与耗能子模块均需参与直流故障的清除过程，因此，本发明实施例采用Delphi权重分配算法对储能子模块的切出数量与耗能子模块的投入数量进行选择。
作为其中一个可选的实施例，所述采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量，具体包括：
根据设定的期望故障处理时间范围，获取在历史直流故障状态下所述储能子模块的切出数量与所述耗能子模块的投入数量的历史数据，并组成历史数据向量；
根据当前时刻与所述历史数据的记载时刻的时间间隔，采用负相关函数计算得到所述历史数据向量对应的权重向量；
将所述权重向量进行归一化，并将归一化后的所述权重向量与所述历史数据向量的转置相乘，得到期望故障处理时间下所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标投入数量。
具体的，在数量选择过程中，设定期望故障处理时间为，并根据需要确定的临近范围，得到期望故障处理时间范围。然后通过对电网直流故障状态下电流、电压、频率等关键电气量的实时监测，再结合本系统中储能子模块与耗能子模块的动作情况与各类直流故障处理所需时间的历史关系，选择出直流故障处理所需时间位于期望故障处理时间范围内的项储能子模块切出数量历史数据、耗能子模块投入数量历史数据，分别组成历史数据向量、：
；
；
其中，为第项数据的记载时刻距当前时刻的时间，为对应的储能子模块切出数量的历史数据，为对应的耗能子模块投入数量的历史数据。
进一步的，根据为储能子模块与耗能子模块的动作数据赋予权重，得到权重向量；其中，为削弱较久远数据的影响，应当随着的增大而减小，具体的，将作为自变量，作为因变量，并根据需要采用负相关函数确定的取值。
进一步的，根据Delphi权重分配算法，将权重向量作为初始权重向量，并对其进行归一化后得到最终权重向量：
；
最后，将最终权重向量分别与、相乘，所得到的数量积即为期望故障处理时间下储能子模块的目标切出数量与耗能子模块的目标投入数量，公式如下：
；
；
进一步的，在预设的延时后，根据储能子模块的目标切出数量与耗能子模块的目标投入数量后，闭锁个的储能子模块，并投入个耗能子模块。本发明实施例能够在兼顾直流故障清除准确率与清除效果的同时，尽可能减少储能子模块与耗能子模块的动作次数，提高了系统的故障清除效率。
作为其中一个可选的实施例，所述机械开关包括并联连接的超快速隔离开关与避雷器。
具体的，请参阅图7，图7是本发明实施例提供的一种直流侧机械开关的结构示意图。本发明实施例的机械开关采用并联拓扑结构，由超快速隔离开关和避雷器构成。在电流限制和故障隔离模式下，当直流电流下降到50A以下时，直流侧的机械开关跳开，从而隔离直流故障。
进一步的，本发明实施例搭建了仿真模型，对采用本发明方法与未采用本发明方法这两种情况下的直流系统实施仿真运行，假设直流侧正负极在2.6s时发生金属性短路故障，在系统进行直流故障处理的仿真运行后，分别采集两种情况下的直流侧故障电流数据进行对比分析。请参阅图8，图8是本发明实施例提供的直流侧故障电流仿真波形示意图。在未采用本发明的直流故障隔离方法时，直流侧故障电流在3.47s时降至50A，随即机械开关跳开，直流侧故障切除；在采用本发明的直流故障隔离方法后，直流侧故障电流在2.73s时降至50A，随即机械开关跳开，直流侧故障切除。可以看出，本发明的直流故障隔离方法明显加快了直流侧故障电流的衰减，缩短了故障发生至机械开关跳开的时间，加速了直流侧故障的切除，对维持系统的安全稳定性具有显著作用。
本发明实施例通过在发生直流故障时先进行主动降压，再采用耗能装置与机械开关协调搭配的方式隔离直流故障，实施简单，适用性强，能够快速有效地消除直流侧故障；通过使耗能子模块中的耗能电阻串入直流侧故障回路中，加速对故障回路中能量的耗散，使时间常数减小，加快故障电流的衰减，缩短了故障发生到机械开关跳开的时间，能够更快速地隔离直流故障；采用权重分配算法对储能子模块的切出数量与耗能子模块的投入数量进行选择，能够在兼顾直流故障清除准确率与清除效果的同时，尽可能减少储能子模块与耗能子模块的动作次数。本发明实施例解决了新能源汇集站在直流故障下直流侧关键设备的故障抑制和故障隔离问题，通用性强，能够适用于多种海上风电直流送出系统，可实现远海风电低成本高可靠送出，具备一定的工程应用价值；本发明实施例考虑到含新能源汇集站直流侧设备对直流故障耐受问题，能够在不采用直流断路器的条件下，保障直流故障下新能源汇集站内直流侧关键设备的安全。
相应地，本发明还提供一种新能源汇集站直流故障隔离装置，能够实现上述实施例中的新能源汇集站直流故障隔离方法的所有流程。
请参阅图9，图9是本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离装置的结构示意图。所述新能源汇集站直流故障隔离装置，包括：
主动降压模块901，用于当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
故障隔离模块902，用于在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
优选地，所述装置还包括直流故障检测模块，所述直流故障检测模块包括：
电流电压获取单元，用于获取直流电压和所述直流电流；
直流故障判断单元，用于若所述直流电压不大于预设电压，且所述直流电流不小于预设电流，则判定发生所述直流故障。
优选地，所述故障隔离模块902中，所述闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块，具体包括：
采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量；
根据所述目标切出数量，闭锁对应数量的所述储能子模块；
根据所述目标切入数量，投入对应数量的所述耗能子模块。
优选地，所述采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量，具体包括：
根据设定的期望故障处理时间范围，获取在历史直流故障状态下所述储能子模块的切出数量与所述耗能子模块的投入数量的历史数据，并组成历史数据向量；
根据当前时刻与所述历史数据的记载时刻的时间间隔，采用负相关函数计算得到所述历史数据向量对应的权重向量；
将所述权重向量进行归一化，并将归一化后的所述权重向量与所述历史数据向量的转置相乘，得到期望故障处理时间下所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标投入数量。
优选地，所述耗能子模块包括并联的第一支路与第二支路；
所述第一支路包括串联连接的耗能电阻与等效开关；
所述第二支路包括第一绝缘栅双极晶体管与第一反并联二极管。
优选地，所述等效开关包括并联的第三支路、第四支路与第五支路；
所述第三支路包括晶闸管；
所述第四支路包括第二绝缘栅双极晶体管与第二反并联二极管；
所述第五支路包括旁路开关。
优选地，所述机械开关包括并联连接的超快速隔离开关与避雷器。
在具体实施当中，本发明实施例提供的新能源汇集站直流故障隔离装置的工作原理、控制流程及实现的技术效果，与上述实施例中的新能源汇集站直流故障隔离方法对应相同，在此不再赘述。
请参阅图10，图10是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。所述终端设备包括处理器101、存储器102以及存储在所述存储器102中且被配置为由所述处理器101执行的计算机程序，所述处理器101执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元（如计算机程序1、计算机程序2、……），所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器102中，并由所述处理器101执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述处理器101可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器101也可以是任何常规的处理器，所述处理器101是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器102主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器102可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、安全数字（Secure Digital，SD）卡和闪存卡（Flash Card）等，或所述存储器102也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，图10的结构示意图仅仅是上述终端设备的示例，并不构成对上述终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
本发明实施例提供的一种新能源汇集站直流故障隔离方法、装置、设备及存储介质的有益效果在于：通过在发生直流故障时先进行主动降压，再采用耗能装置与机械开关协调搭配的方式隔离直流故障，实施简单，适用性强，能够快速有效地消除直流侧故障；通过使耗能子模块中的耗能电阻串入直流侧故障回路中，加速对故障回路中能量的耗散，使时间常数减小，加快故障电流的衰减，缩短了故障发生到机械开关跳开的时间，能够更快速地隔离直流故障；采用权重分配算法对储能子模块的切出数量与耗能子模块的投入数量进行选择，能够在兼顾直流故障清除准确率与清除效果的同时，尽可能减少储能子模块与耗能子模块的动作次数。本发明实施例解决了新能源汇集站在直流故障下直流侧关键设备的故障抑制和故障隔离问题，能够在不采用直流断路器的条件下，保障直流故障下新能源汇集站内直流侧关键设备的安全。
需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，包括：
当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
2.如权利要求1所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述直流故障的检测方法，包括：
获取直流电压和所述直流电流；
若所述直流电压不大于预设电压，且所述直流电流不小于预设电流，则判定发生所述直流故障。
3.如权利要求1所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块，具体包括：
采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量；
根据所述目标切出数量，闭锁对应数量的所述储能子模块；
根据所述目标切入数量，投入对应数量的所述耗能子模块。
4.如权利要求3所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述采用权重分配算法，计算得到所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标切入数量，具体包括：
根据设定的期望故障处理时间范围，获取在历史直流故障状态下所述储能子模块的切出数量与所述耗能子模块的投入数量的历史数据，并组成历史数据向量；
根据当前时刻与所述历史数据的记载时刻的时间间隔，采用负相关函数计算得到所述历史数据向量对应的权重向量；
将所述权重向量进行归一化，并将归一化后的所述权重向量与所述历史数据向量的转置相乘，得到期望故障处理时间下所述储能子模块的目标切出数量以及所述耗能子模块的目标投入数量。
5.如权利要求1所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述耗能子模块包括并联的第一支路与第二支路；
所述第一支路包括串联连接的耗能电阻与等效开关；
所述第二支路包括第一绝缘栅双极晶体管与第一反并联二极管。
6.如权利要求5所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述等效开关包括并联的第三支路、第四支路与第五支路；
所述第三支路包括晶闸管；
所述第四支路包括第二绝缘栅双极晶体管与第二反并联二极管；
所述第五支路包括旁路开关。
7.如权利要求1所述的新能源汇集站直流故障隔离方法，其特征在于，所述机械开关包括并联连接的超快速隔离开关与避雷器。
8.一种新能源汇集站直流故障隔离装置，其特征在于，包括：
主动降压模块，用于当检测到直流故障时，将直流直挂储能装置中的储能子模块由投入状态切换至旁路状态，将送端换流站的交流输出电压指令值与直流电压参考值均设置为零，以进行主动降压；其中，所述直流直挂储能装置包括所述储能子模块与耗能子模块；
故障隔离模块，用于在预设的延时后，闭锁所述储能子模块，并投入所述耗能子模块；获取直流电流，当所述直流电流小于预设值时，跳开直流侧的机械开关，以隔离直流故障。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，且所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机可读存储介质所在设备执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7中任意一项所述的新能源汇集站直流故障隔离方法。
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