本技術(shù)涉及直流耗能，尤其涉及一種串聯(lián)集中式直流耗能裝置及其控制方法和終端設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著海上風電朝大容量、深遠海發(fā)展，為進一步壓縮海陸輸電線路，降低輸電成本，海上風電經(jīng)海纜－架空線混合直流線路直送負荷中心的方案將成為未來超大規(guī)模海上風電直送負荷中心場景下的優(yōu)選方案。

2、現(xiàn)有海上風電送出工程中僅采用海纜，不需要考慮直流故障穿越，因此一般采取并聯(lián)式直流耗能裝置，如圖7所示。雖然架空線能夠顯著降低輸電成本，但是故障率較高，需要柔直輸電系統(tǒng)具備直流故障處理能力?，F(xiàn)有故障處理方式主要有基于直流斷路器方案和基于全半橋混合型mmc方案，但直流斷路器設(shè)備成本較高且可靠性無法保證?，F(xiàn)有并聯(lián)式直流耗能裝置在耗能時需要柔直輸電系統(tǒng)具備穩(wěn)定直流電壓，這與全半橋混合型mmc在清除直流故障時需要架空線直流電壓降為零或負壓的邏輯相沖突。因此，并聯(lián)式直流耗能裝置難以應用于海纜－架空線混合直流線路的柔性直流輸電系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種串聯(lián)集中式直流耗能裝置及其控制方法和終端設(shè)備，用于解決現(xiàn)有并聯(lián)式直流耗能裝置的故障清除方案難以適用于海纜－架空線混合直流線路柔性直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，提供了一種串聯(lián)集中式直流耗能裝置，應用于柔性直流輸電系統(tǒng)上，所述柔性直流輸電系統(tǒng)包括海上換流站、陸上換流站以及連接在所述海上換流站與所述陸上換流站之間的多條混合直流線路，每條所述混合直流線路上串聯(lián)有串聯(lián)集中式直流耗能裝置，該串聯(lián)集中式直流耗能裝置包括耗能組件、限流元件和耗能元件，所述耗能組件的一端分別與所述耗能元件的第二端和位于所述海上換流站這端的所述混合直流線路連接，所述耗能組件的另一端分別與所述限流元件的第一端連接，所述限流元件的第二端分別與所述耗能元件的第二端和位于所述陸上換流站這端的所述混合直流線路連接。

4、優(yōu)選地，所述耗能組件包括數(shù)個串聯(lián)連接的耗能閥，每個所述耗能閥包括rcd緩沖電路以及與所述rcd緩沖電路并聯(lián)連接的開關(guān)管、反并聯(lián)二極管和旁路開關(guān)。

5、優(yōu)選地，所述rcd緩沖電路包括電容、動態(tài)均壓元件和半導體器件，所述動態(tài)均壓元件與所述半導體器件并聯(lián)再與所述電容串聯(lián)。

6、優(yōu)選地，所述動態(tài)均壓元件為電阻；和/或，所述半導體器件為二極管；和/或，所述開關(guān)管為集成門極換流晶閘管。

7、優(yōu)選地，所述限流元件為電感；和/或，所述耗能元件為電阻。

8、又一方面，提供了一種串聯(lián)集中式直流耗能裝置的控制方法，應用于上述的串聯(lián)集中式直流耗能裝置上，該控制方法包括以下步驟：

9、獲取所述串聯(lián)集中式直流耗能裝置的直流母線電壓、柔性直流輸電系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及其故障狀態(tài)下的故障直流電流；

10、若所述運行狀態(tài)為正常運行狀態(tài)，控制所述串聯(lián)集中式直流耗能裝置中各個耗能閥的開關(guān)管處于導通工作狀態(tài)且其耗能元件處于旁路狀態(tài)；

11、若所述運行狀態(tài)為被動耗能階段的故障狀態(tài)，控制所述串聯(lián)集中式直流耗能裝置中各個耗能閥的開關(guān)管處于導通工作狀態(tài)，采用所述串聯(lián)集中式直流耗能裝置的限流元件降低所述故障直流電流增加速率同時增加所述耗能元件兩端的電壓；

12、若所述運行狀態(tài)為主動耗能階段的故障狀態(tài)，控制所述串聯(lián)集中式直流耗能裝置中各個耗能閥的開關(guān)管處于截止關(guān)閉狀態(tài)且所述耗能元件處于工作狀態(tài)，所述故障直流電流給每個所述耗能閥的電容充電并獲取充電后各個所述耗能閥兩端的電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)各個所述電壓數(shù)據(jù)采用主動均壓策略控制對應所述耗能閥的運行；并采用調(diào)整策略調(diào)整所述柔性直流輸電系統(tǒng)中海上換流站、陸上換流站的端口極間電壓。

13、優(yōu)選地，所述主動均壓策略的內(nèi)容包括：

14、獲取各個所述耗能閥的平均電壓值和均壓閾值；

15、若所述電壓數(shù)據(jù)大于對應的所述平均電壓值與所述均壓閾值之和，則導通對應所述耗能閥的開關(guān)管，對應所述耗能閥的電容通過動態(tài)均壓元件和開關(guān)管進行放電；

16、若所述電壓數(shù)據(jù)小于對應所述的平均電壓值與所述均壓閾值之差，則關(guān)閉對應所述耗能閥的開關(guān)，所述故障直流電流通過對應所述耗能閥的半導體器件對所述電容充電。

17、優(yōu)選地，所述調(diào)整策略包括：

18、獲取所述柔性直流輸電系統(tǒng)的故障前傳輸功率和交流側(cè)故障損失功率以及所述故障狀態(tài)的故障類型；

19、若所述故障類型為直流故障，所述陸上換流站的端口極間電壓調(diào)整為0，根據(jù)所述故障前傳輸功率設(shè)置所述海上換流站的端口極間電壓；

20、若所述故障類型的交流故障，所述海上換流站的端口極間電壓調(diào)整為所述直流母線電壓，根據(jù)所述交流側(cè)故障損失功率設(shè)置所述陸上換流站的端口極間電壓。

21、優(yōu)選地，該串聯(lián)集中式直流耗能裝置的控制方法包括：若所述運行狀態(tài)為被動耗能階段或主動耗能階段的故障狀態(tài)，控制所述耗能元件兩端的最大電壓不超過所述直流母線電壓的一半。

22、再一方面，提供了一種終端設(shè)備，包括處理器以及存儲器；

23、所述存儲器，用于存儲程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；

24、所述處理器，用于根據(jù)所述程序代碼中的指令執(zhí)行上述所述的串聯(lián)集中式直流耗能裝置。

25、該串聯(lián)集中式直流耗能裝置及其控制方法和終端設(shè)備，應用于柔性直流輸電系統(tǒng)上，柔性直流輸電系統(tǒng)包括海上換流站、陸上換流站以及連接在海上換流站與陸上換流站之間的多條混合直流線路，每條混合直流線路上串聯(lián)有串聯(lián)集中式直流耗能裝置，該串聯(lián)集中式直流耗能裝置包括耗能組件、限流元件和耗能元件，耗能組件的一端分別與耗能元件的第二端和位于海上換流站這端的混合直流線路連接，耗能組件的另一端分別與限流元件的第一端連接，限流元件的第二端分別與耗能元件的第二端和位于陸上換流站這端的混合直流線路連接。

26、從以上技術(shù)方案可以看出，本技術(shù)具有以下優(yōu)點：當柔性直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時，該串聯(lián)集中式直流耗能裝置通過限流元件能夠提高耗能元件兩端的電壓，進行被動耗能，在故障信號還未傳遞至該串聯(lián)集中式直流耗能裝置之前實現(xiàn)被動耗能，使得串聯(lián)集中式直流耗能裝置響應更快，在柔性直流輸電系統(tǒng)的故障發(fā)生后即可消耗盈余功率；同時耗能元件與限流元件還能夠限制直流故障電流，直流故障電流幅值更低，解決了現(xiàn)有并聯(lián)式直流耗能裝置的故障清除方案難以適用于海纜－架空線混合直流線路柔性直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問題。

27、該串聯(lián)集中式直流耗能裝置的控制方法通過獲取柔性直流輸電系統(tǒng)的運行狀態(tài)為故障；在故障信號還未傳遞至該串聯(lián)集中式直流耗能裝置之前實現(xiàn)被動耗能，使得該柔性直流輸電系統(tǒng)在故障發(fā)生后能夠通過串聯(lián)集中式直流耗能裝置消耗盈余功率，同時采用耗能元件與限流元件還能夠限制故障直流電流，讓故障直流電流幅值更低；在故障信號傳遞至該串聯(lián)集中式直流耗能裝置后，通過獲取柔性直流輸電系統(tǒng)的運行狀態(tài)控制串聯(lián)集中式直流耗能裝置的運行，使得該柔性直流輸電系統(tǒng)在故障發(fā)生后能夠通過串聯(lián)集中式直流耗能裝置消耗盈余功率，進而提高該柔性直流輸電系統(tǒng)的運行可靠性；通過調(diào)整策略調(diào)整海上換流站和陸上換流站中各自端口極間電壓，配合耗能元件來消耗該柔性直流輸電系統(tǒng)的盈余功率，使得該柔性直流輸電系統(tǒng)的功率波動較小，解決了現(xiàn)有并聯(lián)式直流耗能裝置的故障清除方案難以適用于海纜－架空線混合直流線路柔性直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問題。