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摘要：本文阐述了LCC-HVDC直流线路故障清除与恢复策略，对VSC-HVDC直流线路故障清除及恢复策略进行说明，做出LCC-HVDC和VSC-HVDC输电线路故障清除及恢复所面临的共性问题及解决方案，希望对我国高压直流输电线路故障清除及恢复的发展有所帮助。
关键词：高压直流；输电线路；故障清除
近年来，直流输电技术具有线损低、输电距离长、输电容量大、无需同步运行、功率调整快等优点，广泛用于区域间输电、主网互联、分布式接入。大城市高压直流输电线路的电力供应十分普遍，中国的电力系统正逐渐显示出“强直流电和弱交流电”的特征，高压直流输电线路在输电网路中具有重要地位。架空电源线暴露于空气中，如存在工作条件差的问题，那它是整个传输系统中故障可能性最高的组件。直流线路故障会危及电气设备的安全运行，破坏正常的电力传输并阻塞或关闭直流系统。电压和频率稳定性问题甚至导致停电。因此，处理直流输电线路故障（包括故障排除和恢复）对于确保设备安全，提高电源的可靠性以及维护整个系统的稳定性尤其重要。
一、LCC-HVDC直流线路故障清除与恢复策略
1.重新启动直流电源故障功能。交流电源线上的大多数故障都是瞬时故障，约占总线路故障的60-90%。为了提高电源的连续性和可靠性，交流断路器跳闸后的自动重合闸方法用于自动故障排除，尽快恢复工作，当断路器跳闸后，合闸闭合，可以在过零点处自动抑制合闸电流。如果是短期故障，则在一段时间后会恢复线路的隔离状态，断开的断路器可以恢复供电；如果是永久性故障，则由于故障仍然存在，因此在断路器再次合闸并再次断开断路器后会，再次触发保护功能。直流输电线路瞬时故障的可能性高达90%。但是，如果仍然使用交流侧断路器来隔离故障，则必须执行逆变器锁定过程，打开交流断路器，等待空闲时间，重新闭合交流断路器，然后将逆变器解锁。较长的时间可能会导致诸如系统频率显著下降，电压波动和音频线路的长时间过载之类的问题，这会影响电源质量，并且不会影响系统的稳定性，DC短路电流不会自然地过零并且本身不能熄灭。用于直流短路分断的直流断路器技术尚未完全开发，因此LCC-HVDC系统不使用断路器对直流线路故障进行故障排除。LCC-HVDC系统结构中，平滑电抗器，滤波器组和其他结构可以起到限流作用，该转换器使用低压限流控制，点火角控制和其他控制方法。它可以限制和清除故障电流，更加灵活，响应速度更快。因此，在LCC-HVDC系统中，可以通过控制系统的DC线路故障重启功能来实现故障排除，实现高压直流输电线路故障排除。
2.设置直流线路故障重启功能。释放时间，重启次数和重启电压水平可以根据实际技术要求和操作经验进行设置。排除时间通常设置为100-500，重新启动次数可以设置为0-5。重新启动电压可以是全电压重新启动，80%减压重新启动或70%减压重新启动。从第二次重启开始，为了增加成功重启的可能性，可以适当地增加跳闸时间或降低重启后的电压水平。一般而言，重新启动所需的时间约为500S，并且重新启动以恢复电力传输的时间比正常启动系统所需的时间短得多。在实际应用过程中，是否启用了“故障重启”功能及其参数设置参与系统运行模式，所连接的交流系统的电源以及故障情况有关。对于双极系统，如果两极受故障重启功能独立控制，则当两极同时发生故障或在短时间内接连发生故障时，由于直流输电项目的带宽较大，这对整个系统来说是严重的电源中断。如果重启失败，将会对高压直流输电线路系统产生更大的影响，并增加系统不稳定的风险。因此，对于双极系统，必须协调两极重启功能，以防止同时或顺序的两极重启。
二、VSC-HVDC直流线路故障清除及恢复策略
在开关装置的两端并联一个续流二极管，在两级结构转换器的DC线路输出端并联一个大电容器，并且模块化多级转换器的每个半桥模块也都有一个电容器。
无论使用哪种类型的转换器，如果DC线路出现故障，电容器都会放电到故障点，导致DC电流急剧上升，即使转换器被锁定，AC系统和故障点仍可以通过自由二极管循环。该系统处于不受控制的修复状态，无法通过控制系统（例如LCC-HVDC系统）隔离和修复故障。因此，在柔性DC传输系统中DC线路故障的问题更加严重。目前，通过闭锁逆变器断开交流断路器的方法来清除短路电流，当电流降至零后，交流断路器闭合并重新启动。尽管此方法简单易行，但交流断路器的运行时间较长，仍然会使系统长时间过载，并威胁二极管和其他设备的安全，并且需要很长时间才能恢复线路,这将导致高压直流输电线路系统长时间关闭，其电源可用性和可靠性的下降，成为限制直流输电技术发展的主要因素之一。
三、LCC-HVDC和VSC-HVDC输电线路故障清除及恢复所面临的共性问题及解决方案探讨
1、消除高压直流输电线路故障的问题。根据前面的的分析，LCC-HVDC和VSC-HVDC中DC线路故障恢复和恢复策略存在共同的问题，在故障处理期间没有区分故障状态的链接，并且系统恢复是盲目的。故障电流复位后，等待指定的跳闸时间后，LCC-HVDC系统将重新启动，而VSC-HVDC系统将自动闭合直流断路器或启用逆变器。这些措施最初目的是在发生高压直流输电线路瞬态故障时迫使线路快速恢复运行，并提高电源的可靠性。但是，如果线路上发生持续性故障，则会由于多次重新启动而对整个系统造成多次冲击，并且发生复杂的瞬时故障，由于无法断开连接超时不足，恢复将失败，从而导致不必要的服务中断。
2、讨论消除直流传输线和排除故障的解决方案。在交流系统中，断路器的自动重合闸也存在相同的问题。提出了最早的区分交流系统单相接地中的暂态故障和永久性故障的方法，随着自适应重合闸的概念，随后有许多关于自适应重合闸在交流系统各种线路结构和应用中的研究。所提出的方法通常通过分析故障电弧特性和恢复电压特性来检测永久性故障和暂态故障，并允许断路器仅在暂态故障中打开，它甚至还可以确定故障何时得到纠正并优化重合闸时间。几种方法已经付诸实践并取得了良好的效果，有效地减轻了高压直流输电线路故障情况。从交流断路器的自动重合闸中学习，还可以研究直流线路故障的自适应恢复，以开发完整的直流线路故障程序。一方面，识别短期和永久性故障并在持续性故障的情况下直接阻止它们，以避免对系统造成二次影响并为安全和稳定管理系统争取时间；另一方面，优化线路恢复时间以改善短期故障。
四、总结
因此，自适应直流电力线故障恢复包括三个方面的主要内容：LCC-HVDC自适应直流线路重启，直流断路器自适应重合闸，MMC自适应解锁以及混合直流系统故障排除和自动自适应修复性研究。在现有研究的基础上，有必要进一步分析高压直流输电系统不同故障条件下不同线路的暂态行为。特别是，故障消失后的电量（例如电压和电流）的特征，与高压直流输电线路连接的特征和系统控制的特征相结合，提供了可用于识别故障条件的数学表达式，这些数学表达式可作为构建标准和算法的基础，实现自适应线路恢复。此外，在研究特定算法时，如果两个故障状态之间的差异不明显，则可能会在边界条件下进行不正确的估计，在持续性故障的情况下，系统将重新启动，在瞬态故障的情况下将系统阻塞，因此，为了实现准确性、为了可靠地识别高压直流输电线路故障，还必须找到一种可以清楚地区分两种故障条件的方法。
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