技术摘要：
本申请提供故障处理装置及方法、混合直流输电系统。所述故障处理装置配置在电压源型换流器单元的正极出口或/和负极出口，所述装置包括阻断单元和至少两个开关，所述至少两个开关串联连接；所述阻断单元与所述至少两个开关并联连接，通过断开或关闭所述至少两个开关，投  全部
背景技术：
高压直流输电系统可分为两种类型：基于晶闸管技术的常规直流输电系统(LCC- HVDC)和基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)。 其中，常规直流输电系统(LCC-HVDC)成本低、损耗小、运行技术成熟，目前，世界上 正在运行的直流输电系统几乎都是LCC-HVDC系统，但常规直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆 变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大等缺 点。 而新一代的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)则能够实现有功功率及无功功率 解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优 点，但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。 因此结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程 应用前景。 目前混合直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两端 直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统。这两种系统结合了常 规直流输电损耗小、运行技术成熟以及柔性直流输电可以向无源网络供电、不会发生换相 失败的优点。 但图1和图2中的混合直流输电系统，当直流输电线路由于绝缘降低发生闪络或树 枝碰撞引起接地故障时，直流系统将短时形成短路，有功功率不能输出到交流侧，并产生巨 大的直流故障电流。 而现有的基于半桥子模块的模块化多电平换流器直流输电系统存在一个较大的 缺陷：无法有效的处理直流侧的故障，系统可靠性低。当直流侧发生故障时，即使所有全控 型开关器件均闭锁，交流系统仍会通过全控型开关器件反并联的续流二极管向故障点馈入 电流，对于交流系统的影响相当于三相短路。这会造成瞬时的过电流，因此必须跳开交流断 路器将其切断。但交流断路器的机械响应时间最快也需要2～3个周波，而短路过电流在这2 ～3个周波的时间内已经增大到较大的数值。因此在选择设备时不得不增大设备的额定参 数，并且配置高速的旁路开关等辅助性措施，大大地增加了换流站的建造成本。因此，模块 化多电平换流器直流输电系统常常需要使用故障率低、造价高的电缆线路作为其直流输电 线路，而无法使用闪络等暂时性故障率高、造价低的架空线路输电，这导致了其无法应用于 长距离直流输电场合。若要应用于长距离架空线输电场合则需要采取相关措施。 现有技术中，对于直流线路故障，ABB公司采用增加直流断路器来解决直流架空线 故障；西门子公司采用基于全桥子模块的模块化多电平换流器结构来解决；阿尔斯通公司 采用全桥电路且桥臂串联电力电子开关器件的方式来解决。上述解决方案都大大地增加了 4 CN 111555332 A 说　明　书 2/9 页 换流站的建造成本，同时增加了直流系统的损耗。国内也有文献提出通过在直流输电线路 上串联二极管，利用二极管的单向导通特性，有效的阻断直流故障电流从而实现直流线路 故障的穿越，然而此种方法只适合功率传输单方向的工程，且电压源型换流器或模块化多 电平换流器只能逆变运行，对于需要潮流双向流动的直流工程，需要电压源型换流器或模 块化多电平换流器作为整流器运行时，此种方法便失效了。
技术实现要素：
本申请实施例提供一种故障处理装置，其中，所述故障处理装置配置在电压源型 换流器单元的正极出口或/和负极出口，所述装置包括阻断单元和至少两个开关，所述至少 两个开关串联连接；所述阻断单元的两端与所述至少两个开关并联连接，通过断开或关闭 所述至少两个开关，投入或退出所述阻断单元。 根据一些实施例，所述故障处理装置还包括泄能单元，所述泄能单元电流流入的 一端接在所述阻断单元的电流流入的一端，或所述泄能单元电流流出的一端接在所述阻断 单元的电流流出的一端。 根据一些实施例，所述阻断单元包括至少一个功率半导体器件或换流器单元。 根据一些实施例，所述阻断单元还包括至少一个开关，所述开关与所述至少一个 功率半导体器件或换流器单元串联连接。 根据一些实施例，所述换流器单元包括三相桥式电路或串联连接和/或并联连接 的多个三相桥式电路。 根据一些实施例，所述故障处理装置还包括避雷器，所述避雷器并联连接在所述 阻断单元两端。 根据一些实施例，所述泄能单元包括至少一个功率半导体器件或模块化电路。 根据一些实施例，所述泄能单元还包括至少一个电阻，所述电阻与所述至少一个 功率半导体器件或模块化电路串联连接。 根据一些实施例，所述泄能单元还包括至少一个开关，所述至少一个开关与所述 至少一个功率半导体器件或模块化电路串联连接。 根据一些实施例，所述模块化电路包括若干个功率半导体开关器件、电容、电阻及 机械开关组成的半桥电路或全桥电路。 根据一些实施例，所述泄能单元包括至少一个串联连接或并联连接的避雷器。 根据一些实施例，所述泄能单元还包括旁通装置，所述至少一个避雷器两端并联 连接所述旁通装置。 根据一些实施例，所述旁通装置包括机械式开关、电力电子开关或刀闸或火花间 隙。 根据一些实施例，所述开关包括机械式开关、电力电子开关或刀闸。 根据一些实施例，安装在电压源型换流器单元的正极出口和/或负极出口的所述 故障处理装置结构可以相同或不同。 本申请实施例还提供一种混合直流输电系统，包括整流换流站、逆变换流站、直流 输电线路和上述所述的故障处理装置，所述整流换流站用于连接送端交流电网，所述整流 换流站包括至少一组晶闸管换流器单元；所述逆变换流站用于连接受端交流电网，所述逆 5 CN 111555332 A 说　明　书 3/9 页 变换流站包括至少一组电压源型换流器单元；以及所述直流输电线路用于连接所述整流换 流站和所述逆变换流站；所述电压源型换流器单元通过所述故障处理装置与所述直流输电 线路或所述混合直流输电系统的接地极相连接。 根据一些实施例，多个所述电压源型换流器单元通过所述故障处理装置并联连接 或串联连接，扩展为多端直流输电系统。 根据一些实施例，所述混合直流输电系统还包括控制器，所述控制器用于控制所 述故障处理装置、所述整流换流站及所述逆变换流站。 本申请实施例还提供一种故障处理方法，应用于权利要求上述所述的混合直流输 电系统，包括：依据所述混合直流输电系统的运行方式调整逆变换流站中故障处理装置的 开关状态投入或退出所述阻断单元，并切换逆变换流站中至少一组电压源型换流器单元作 为整流器工作。 根据一些实施例，所述故障处理方法还包括：所述混合直流输电系统的所述电压 源型换流器单元直流过电压时或所述电压源型换流器单元所连接交流系统故障时，控制所 述故障处理装置开通泄能单元。 根据一些实施例，所述电压源型换流器单元直流过电压，包括：所述电压源型换流 器单元的正极出口电压大于定值并维持一定时间；或者所述电压源型换流器单元的负极出 口电压大于定值并维持一定时间；或者所述电压源型换流器单元的正极出口与负极出口之 间的电压大于定值并维持一定时间；或者所述电压源型换流器单元的电容电压大于定值并 维持一定时间。 根据一些实施例，所述电压源型换流器单元所连接交流系统故障，包括：所述交流 系统的交流电压瞬时值低于定值并维持一定时间；或者所述交流系统的交流电压有效值低 于定值并维持一定时间；或者所述交流系统的交流电压最大值低于定值并维持一定时间。 本申请实施例提供的技术方案，结构简单，操作方便，成本损耗较低，可以在直流 线路发生故障时，维持两侧换流器不闭锁，仍然给所连交流系统提供无功支撑，有效防止逆 变换流站在直流线路故障期间同时失去有功功率和无功功率，维持所连交流系统电压的稳 定。通过开关能够实现混合多端直流输电系统潮流方向的灵活控制，不仅能够在换流器不 闭锁的情况下有效处理混合直流输电系统的直流输电线路故障，而且可以实现交流故障的 有效穿越，并能在故障后实现直流功率的快速恢复，更好的保护交直流输电系统的安全。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 图1是现有技术的对称单极接线的混合两端直流输电系统示意图。 图2是现有技术的对称双极接线的混合两端直流输电系统示意图。 图3是本申请实施例提供的一种故障处理装置结构示意图之一。 图4是本申请实施例提供的一种故障处理装置结构示意图之二。 图5是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之一。 6 CN 111555332 A 说　明　书 4/9 页 图6是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之二。 图7是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之三。 图8是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之四。 图9是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之一。 图10是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之二。 图11是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之三。 图12是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之四。 图13是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之五。 图14是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之六。 图15是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之七。 图16是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之八。 图17是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之九。 图18是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十。 图19是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十一。 图20是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十二。 图21是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十三。 图22是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十四。 图23是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十五。 图24是本申请实施例提供的一种泄能单元结构示意图之十六。 图25是本申请实施例提供的一种混合两端直流输电系统示意图。 图26是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之一。 图27是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之二。 图28是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之三。 图29是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之四。 图30是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之五。 图31是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之六。 图32是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之七。 图33是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之八。 图34是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之九。