具备直流故障阻断能力的混合型直流输电系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种混合型直流输电系统，该输电系统其包括位于送端的相控整流器和位于受端的自阻型模块化多电平换流器，或者包括位于送端的自阻型模块化多电平换流器和位于受端的相控整流器。其中，送端与第一交流系统在送端交流母线处连接，受端通过交流变压器与第二交流系统在受端交流母线处相连，所述相控整流器和自阻型模块化多电平换流器的直流端口通过对应的直流输电线路相连。本发明还公开了相应的混合型直流输电系统的控制方法。本发明可以解决相控换流器不能连接弱交流电网、易出现换相失败的问题；或可以直接与风电场相连，不需要装设无功补偿装置，使得混合型输电系统能以最小的代价便具备直流故障隔离功能。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及一种具备直流故障阻断能力的混合型直流输电系统及其控制方法。

背景技术

高压直流输电技术主要分为采用相控换流器的传统直流输电技术，采用电压源型换流器的柔性直流输电技术以及一端采用相控换流器，另一端采用电压源型换流器的混合直流输电系统。

传统直流输电技术适合高压、远距离、大功率输送电能，当受端交流短路比较低时，传统直流输电的逆变侧容易发生换相失败，并且传统直流输电技术需要外部交流系统给其提供换相电压，使得传统直流输电技术无法直接应用于传输风力发电、光伏发电等新能源发电。现有的柔性直流输电技术一般采用半桥型模块化多电平换流器的拓扑，很好地克服了传统直流输电存在的上述两个缺陷，采用半桥型模块化多电平换流器的柔性直流输电的缺陷在于该柔性直流输电技术不具备直流故障隔离能力，发生直流故障时一般需要开断换流器两侧的交流断路器从而隔离直流故障，而开断交流断路器会导致系统供电中断并大大延缓系统恢复供电的时间。尽管在半桥型模块化多电平换流器的直流侧安装直流断路器可以较好地解决直流故障隔离问题，但目前直流断路器技术尚不成熟，可靠性有待提升，且直流断路器成本高昂，使得柔性直流输电技术在直流故障隔离方面依然存在缺陷。

混合直流输电系统可以克服柔性输电系统存在的问题，例如一种直流输电系统，其整流侧采用相控换流器，在逆变侧采用半桥型模块化多电平 换流器，并在逆变侧的直流端口装设高压二极管组，该系统具备单向潮流的直流故障隔离功能。业内还提出在直流输电的一侧采用基于全桥子模块和半桥子模块的混合型模块化多电平换流器、另一侧采用相控换流器的混合直流输电技术的方案，从而使得该混合直流输电系统具备双向隔离直流故障的能力，并且在一定程度上降低了混合直流输电的成本并可兼具相控换流器和电压源型换流器的优点。

图2所示为现有技术中的一种混合型模块化多电平换流器拓扑2和全桥型子模块拓扑5，该拓扑具备阻断直流故障电流的能力。但是，由于混合型模块化多电平换流器相比于半桥型模块化多电平换流器需要使用更多的全控型电力电子器件，混合型模块化多电平换流器成本仍大大高于半桥型模块化多电平换流器的成本，导致上述混合直流输电技术仍然存在着成本高的缺点，特别是，其在隔离直流故障后恢复供电的速度也较为缓慢，存在明显的缺陷。

目前业内出现了一种新型的模块化多电平换流器子模块拓扑，称之为自阻型子模块(Self-blocking Sub-module)，例如申请人的在先专利申请201410233072.0中公开的自阻型子模块及由其构成的自阻型模块化多电平换流器，以及201610172192.3中公开的一种自阻型子模块及由其构成的自阻型模块化多电平换流器。如图1所示为一种典型的自阻型模块化多电平换流器(自阻型MMC)拓扑1和自阻型子模块拓扑4a、4b。自阻型MMC所采用的开关器件数量明显少于混合型MMC，自阻型MMC的成本亦低于混合型MMC。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种混合型直流输电系统，其通过采用自阻型模块化多电平换流器作为受端或送端换流站，其与相控整流器配合，可实现解决相控换流器不能连接弱交流电网、易出现换相失败的问题；或可以直接与风电场相连，不需要装设无功补偿装置， 使得混合型输电系统能以最小的代价便具备直流故障隔离功能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种混合型直流输电系统，其特征在于，该输电系统其包括位于送端的相控整流器和位于受端的自阻型模块化多电平换流器，其中，

所述相控整流器通过交流变压器与第一交流系统在送端交流母线处连接，自阻型模块化多电平换流器通过交流变压器与第二交流系统在受端交流母线处相连，所述相控整流器和自阻型模块化多电平换流器的直流端口通过对应的直流输电线路相连。

通过上述构思所形成的技术方案，其在发生直流故障时，可通过闭锁自阻型模块化多电平换流器的全控型电力电子器件的驱动信号并使送端相控整流器工作在逆变状态从而熄灭直流故障点的电弧，使得混合直流输电系统能够快速隔离直流故障。

优选地，所述受端的自阻型模块化多电平换流器为由包括正极子换流器和负极子换流器的两个自阻型子换流器单元通过连接成双极性接线形式而成，其中，所述正极子换流器的负极接地。

优选地，所述送端的相控整流器为由包括正极子换流器和负极子换流器的两个相控整流器单元通过连接成双极性接线形式而成，其中，相控整流器的正极子换流器的负极接地。

优选地，相控整流器正极子换流器的负极和自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极还可以通过金属回线接地。

优选地，所述第二交流系统为两个不同的交流电网，所述受端的自阻型模块化多电平换流器可连接至该两个不同的交流电网，其中自阻型模块化多电平换流器的正极子换流器正极与直流输电线路正极相连，正极子换流器的交流侧通过交流变压器与其中一个交流电网相连，负极子换流器的负极与直流输电线路负极相连，负极子换流器交流侧通过交流变压器与另一个交流电网相连。

优选地，所述混合型直流输电系统中的相控整流器和自阻型模块化多电平换流器采用不对称正极性接线形式，其中相控整流器正极和自阻型模块化多电平换流器正极通过直流输电线路相连，相控整流器和自阻型模块化多电平换流器的负极分别接地。

优选地，所述相控整流器正极和自阻型模块化多电平换流器正极通过直流输电线路相连，相控整流器和自阻型模块化多电平换流器的负极通过金属回线接地。

优选地，所述混合型直流输电系统中的相控整流器和自阻型模块化多电平换流器采用不对称正极性接线形式，其中相控整流器负极和自阻型模块化多电平换流器负极通过直流输电线路相连，两个换流器的正极分别接地。

优选地，相控整流器负极和自阻型模块化多电平换流器负极通过直流输电线路相连，相控整流器和自阻型模块化多电平换流器的正极通过金属回线相连接地。

优选地，所述第一交流系统可以为交流电网、单个风电场、多个风电场群以及单个水电站和多个水电站群。

优选地，所述第一交流系统与第二交流系统的公共交流母线可以采用但不局限于单母线、双母线、单母线分段的接线方式。

优选地，所述受端自阻型模块化多电平换流器使用的全控型电力电子器件可以为绝缘门极双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极可关断晶闸管。

优选地，所述混合型直流输电系统的直流输电线路可以采用直流电缆、架空线路、架空线路与电缆线路混合等形式。

按照本发明的另一方面，提供一种上述混合型直流输电系统的故障隔离方法，其特征在于，检测到直流故障后，闭锁其中的自阻型模块化多电平换流器的全控型电力电子器件的驱动信号，并使得相控整流器工作在逆 变状态，从而熄灭直流电弧。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于上述混合型直流输电系统在恢复供电时的预充电方法，其特征在于，所述相控整流器检测到直流故障清除后，投入定直流电流控制向直流输电线路充电，所述自阻型模块化多电平换流器检测到自阻型模块化多电平换流器的直流端口电压高于某一限值时再解锁其全控型电力电子器件的驱动信号，从而快速恢复供电。

按照本发明的再一个方面，提供了一种混合型直流输电系统，其特征在于，该混合型直流输电系统包括位于送端的自阻型模块化多电平换流器和位于受端的相控逆变器，其中，所述自阻型模块化多电平换流器通过交流变压器与第一交流系统在送端交流母线处相连，所述相控逆变器通过交流变压器与第二交流系统在受端交流母线处相连，所述相控逆变器与自阻型模块化多电平换流器的直流端口通过对应的直流输电线路相连。

通过上述构思所形成的技术方案，其在发生直流故障时，可通过闭锁自阻型模块化多电平换流器的全控型电力电子器件的驱动信号并使送端相控整流器工作在逆变状态从而熄灭直流故障点的电弧，使得混合直流输电系统能够快速隔离直流故障。

优选地，所述受端的自阻型模块化多电平换流器为由包括正极子换流器和负极子换流器的两个自阻型子换流器单元通过连接成双极性接线形式而成，其中，所述正极子换流器的负极接地。

优选地，所述送端的相控整流器为由包括正极子换流器和负极子换流器的两个相控整流器单元通过连接成双极性接线形式而成，其中，相控整流器的正极子换流器的负极接地。

优选地，相控逆变器正极子换流器的负极和自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极还可以通过金属回线接地。

优选地，所述第二交流系统为两个不同的交流电网，所述受端的自阻型模块化多电平换流器可连接至该两个不同的交流电网，其中自阻型模块 化多电平换流器的正极子换流器正极与直流输电线路正极相连，正极子换流器的交流侧通过交流变压器与其中一个交流电网相连，负极子换流器的负极与直流输电线路负极相连，负极子换流器交流侧通过交流变压器与另一个交流电网相连。

优选地，所述混合型直流输电系统中的相控逆变器和自阻型模块化多电平换流器采用不对称正极性接线形式，其中相控逆变器正极和自阻型模块化多电平换流器正极通过直流输电线路相连，相控逆变器和自阻型模块化多电平换流器的负极分别接地。

优选地，所述相控逆变器正极和自阻型模块化多电平换流器正极通过直流输电线路相连，相控逆变器和自阻型模块化多电平换流器的负极通过金属回线接地。

优选地，所述混合型直流输电系统中的相控逆变器和自阻型模块化多电平换流器采用不对称正极性接线形式，其中相控逆变器负极和自阻型模块化多电平换流器负极通过直流输电线路相连，两个换流器的正极分别接地。

优选地，相控逆变器负极和自阻型模块化多电平换流器负极通过直流输电线路相连，相控逆变器和自阻型模块化多电平换流器的正极通过金属回线相连接地。

优选地，所述送端自阻型模块化多电平换流器采用定交流电压控制，所述受端相控逆变器采用定直流电压控制。

优选地，所述第一交流系统可以为交流电网、单个风电场、多个风电场群以及单个水电站和多个水电站群。

优选地，所述第一交流系统与第二交流系统的公共交流母线可以采用但不局限于单母线、双母线、单母线分段的接线方式。

优选地，所述受端自阻型模块化多电平换流器使用的全控型电力电子器件可以为绝缘门极双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极可关断晶 闸管。

优选地，所述混合型直流输电系统的直流输电线路可以采用直流电缆、架空线路、架空线路与电缆线路混合等形式。

按照本发明的另一方面，提供了上述混合型直流输电系统的故障隔离方法，其特征在于，送端自阻型模块化多电平换流器检测到直流故障发生时，闭锁其全控型电力电子器件的驱动信号，受端相控逆变器检测到直流故障发生时仍保持运行从而抽取直流线路中的电弧能量。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于上述混合型直流输电系统的故障后快速恢复供电的方法，其特征在于，受端相控逆变器检测到直流故障清除后，闭锁其触发脉冲或者将其直流电流指令值置为零，送端自阻型模块化多电平换流器检测到直流故障清除后通过一定的控制，逐步减小负投入的自阻型子模块个数从而利用送端自阻型模块化多电平换流器的交流系统给直流输电线路充电，当送端自阻型模块化多电平换流器和受端相控逆变器检测到各自的直流端口电压高于一定的值时，投入各自的闭环控制，恢复系统供电。

按照本发明的又一个方面，提供一种用于上述混合型直流输电系统的快速重投自阻型MMC的方法，其特征在于，直流故障清除后，逐步减小处于闭锁状态的自阻型子模块的数目从而不经过限流电阻给直流线路预充电，达到给直流故障后空载的线路快速预充电的目的。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明中，通过采用具备阻断直流故障电流能力的自阻型子模块拓扑，其相比于全桥型子模块与箝位双型子模块，自阻型子模块减少了子模块数量与开关损耗，由这种自阻型子模块构成的模块化多电平换流器(MMC)具备阻断直流故障电流功能，适用于架空线直流输电场合。

(2)本发明相比于基于相控换流器和半桥型模块化多电平换流器的混 合型直流输电系统，其具备优良的直流故障隔离能力，同时采用了更少的全控型电力电子器件，成本更低。

(3)本发明的直流输电系统及其控制方法，可以快速地熄灭电弧，可以更快速地恢复供电并且若恢复过程中直流故障仍然存在，由于恢复供电过程中控制了直流电流从而保证恢复时不会危及设备运行。

附图说明

图1是混合型换流器拓扑，其中，混合型换流器的每相桥臂由一半的全桥型子模块和一半的半桥型子模块组成；

图2是自阻型模块化多电平换流器拓扑，其中，自阻型模块化多电平换流器的每相桥臂由一半的自阻型子模块和一半的半桥型子模块组成；

图3是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器采用双极性接线方式，受端自阻型模块化多电平换流器采用伪双极性接线方式；

图4是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用双极性接线方式，分别由正极子换流器和负极子换流器串联而成，相控整流器正极子换流器的负极和自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极分别接地；

图5是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，受端自阻型模块化多电平换流器正极子换流器与第二交流系统相连，负极子换流器与第三交流系统相连；

图6是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用双极性接线方式。相控整流器正极子换流器的负极和自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极通过金属回线接地；

图7是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用双极性接线方式，相 控整流器正极子换流器的负极和自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极通过金属回线接地，自阻型模块化多电平换流器正极子换流器与第二交流系统相连，负极子换流器与第三交流系统相连；

图8是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称正极性接线方式，相控整流器的负极和自阻型模块化多电平换流器的负极分别接地；

图9是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称正极性接线方式，相控整流器的负极和自阻型模块化多电平换流器的负极通过金属回线接地；

图10是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称负极性接线方式，相控整流器的正极和自阻型模块化多电平换流器的正极分别接地；

图11是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称负极性接线方式，相控整流器的正极和自阻型模块化多电平换流器的正极通过金属回线接地；

图12是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端电源为风电场(14)，送端相控整流器通过交流变压器(12)与风电场(14)、无功补偿装置(15)在交流母线(7)处相连；

图13是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器采用伪双极性接线方式，受端相控逆变器采用双极性接线方式；

图14根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用双极性接线方式，分别由正极子换流器和负极子换流器串联而成，自阻型模块化多电平换流器正 极子换流器的负极和相控逆变器正极子换流器的负极分别接地；

图15是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用双极性接线方式，受端相控逆变器正极子换流器与第二交流系统相连，负极子换流器与第三交流系统相连。

图16是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用双极性接线方式，自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极和相控逆变器正极子换流器的负极通过金属回线接地；

图17是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用双极性接线方式，自阻型模块化多电平换流器正极子换流器的负极和相控逆变器正极子换流器的负极通过金属回线接地，受端相控逆变器正极子换流器与第二交流系统相连，负极子换流器与第三交流系统相连；

图18是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称正极性接线方式，自阻型模块化多电平换流器的负极和相控逆变器的负极分别接地；

图19是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称正极性接线方式，自阻型模块化多电平换流器的负极和相控逆变器的负极通过金属回线接地；

图20是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称负极性接线方式，自阻型模块化多电平换流器的正极和相控逆变器的正极分别接地；

图21是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称负极性接线方 式，自阻型模块化多电平换流器的正极和相控逆变器的正极通过金属回线接地；

图22是根据本发明一种实施方式的混合型直流输电系统，其中，送端电源为风电场(14)，送端相控整流器通过交流变压器(12)与风电场(14)、无功补偿装置(15)在交流母线(7)处相连；

图23是自阻型模块化多电平换流器在故障后快速恢复供电的桥臂电流控制器控制框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图3为本发明实施例提供的混合型直流输电系统用于从一个交流系统向另一个交流系统传输功率，其使用自阻型MMC实现了直流故障隔离功能。

其中，相控整流器由正极子换流器3P和负极子换流器3N组成。相控整流器正极子换流器3P的正极连接直流输电线路6的正极，负极子换流器3N的负极连接直流输电线路6的负极，正极子换流器3P的负极与负极子换流器3N的正极直接接地。

相控换流器通过交流变压器12与第一交流系统9在交流母线7处相连。

自阻型模块化多电平换流器1采用对称单级接线方式，其通过交流变压器12与第二交流系统8在交流母线7处相连。

在正常运行时，相控换流器处于整流运行状态，自阻型换流器处于逆变运行状态。检测到直流故障发生后，相控换流器触发角紧急移相，切换至逆变运行；自阻型MMC的全控电力电子器件闭锁，自阻子模块的电容 处于负投入状态，从而使得故障点电弧迅速熄灭，实现直流故障电流的隔离。对于暂时性直流故障，还需要输电系统具备快速重启动能力。由于直流线路在故障发生时已完全放电，处于空载状态。

为了避免在重启动过程中产生冲击电流，危害设备的安全，本实施例中自阻型换流器优选采用了图13所示的桥臂电流控制器，从而保证快速恢复过程中桥臂电流不发生过流现象，不危害设备的安全运行。

图4为另一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图4所示，该实施例的混合直流输电系统的受端进一步由两个自阻型子换流器单元1P和1N构成双极性接线形式。自阻型模块化多电平换流器正极子换流器1P的负极与负极子换流器1N的正极直接接地。图4和图3的区别为当直流输电线路发生故障后，图4所示拓扑可以通过另一极性的非故障输电线路继续运行，保障一部分的功率传输。

图5为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图5所示，该实施例的混合直流输电系统的受端换流器进一步可以连接两个不同交流电网。其中，受端自阻型模块化多电平换流器正极子换流器与第二交流系统8相连，负极子换流器与第三交流系统13相连。

图6所示为另一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图6所示，该实施例的混合直流输电系统的送端换流器与受端换流器直流侧中性点可以通过金属回线11接地。相比于图4所示拓扑，直流电流无需流经大地，而是经过金属回线11构成回路从而避免了直流电流对沿线金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图7所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图7所示，该实施例的通过金属回线相连接地的混合直流输电系统进一步可以连接两个不同的交流电网。其中自阻型模块化多电平换流器正极子换流器与第二交流系统8相连，负极子换流器与第三交流系统13相连。

图8所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图8所 示，该实施例的混合型直流输电系统中送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称正极性接线方式。相控整流器3的负极和自阻型模块化多电平换流器1的负极分别接地。该实施例混合型直流输电系统在正常运行时，接地极会流过较大电流，可额外设计接地极。

图9所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图9所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称正极性接线方式。相控整流器3的负极和自阻型模块化多电平换流器1的负极分通过金属回线11接地，可以避免图8所示实施例中直流电流对接地极附近金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图10所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图10所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称负极性接线方式。相控整流器的正极和自阻型模块化多电平换流器的正极分别接地。该实施例在正常运行时，接地极会流过较大电流，可额外设置接地极。

图11所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图11所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端相控整流器与受端自阻型模块化多电平换流器均采用不对称负极性接线方式。相控整流器的正极和自阻型模块化多电平换流器的正极通过金属回线11接地。通过上述方式，可避免了图10所示实施例中直流电流对接地极附近金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图12所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图12所示，该实施例的混合型直流输电系统与图3的实施例不同的是，其与风电场连接，以可以用于风能传输。由于相控换流器不能直接与风电场相连，本实施例中采用了STATCOM装置15维持送端交流母线7电压。

图13所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图13所示，该实施例的混合直流输电系统的送端和受端分别由自阻型模块化多 电平换流器1和相控逆变器10构成。其中，相控逆变器由正极子换流器10P和负极子换流器10N组成。相控逆变器正极子换流器10P的正极连接直流输电线路6的正极，负极子换流器10N的负极连接直流输电线路6的负极，正极子换流器10P的负极与负极子换流器10N的正极直接接地。相控换流器10P与10N的通过交流变压器12与第二交流系统8在交流母线7处相连。自阻型模块化多电平换流器采用对称单级接线方式，其通过交流变压器12与第一交流系统9在交流母线7处相连。

进一步地，本实施例的拓扑具备直流故障隔离能力。发生直流故障后，自阻型MMC的全控电力电子器件闭锁，自阻型子模块的电容处于负投入状态，交流系统9无法通过送端的自阻型换流器给故障点提供短路电流。而受端的相控换流器工作在逆变运行状态，由于晶闸管器件的单向导电性，交流系统8亦无法通过受端的相控换流器给故障点提供短路电流。从而实现直流故障电流的隔离。

本实施例的方案与图3所记载的实施例的区别在于，本实施例的拓扑可以直接与风电场相连，不需要装设无功补偿装置。

图14所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图14所示，该实施例的混合直流输电系统的送端进一步由两个自阻型子换流器单元1P和1N构成双极性接线形式。自阻型模块化多电平换流器正极子换流器1P的负极与负极子换流器1N的正极直接接地。

图14和图13所示实施例的区别为当直流输电线路发生故障后，图14所示拓扑可以通过另一极性的非故障输电线路继续运行，保障一部分的功率传输。

图15所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图15所示，该实施例的混合直流输电系统的受端换流器进一步可以连接两个不同交流电网。其中，受端相控逆变器正极子换流器与第二交流系统8相连，负极子换流器与第三交流系统13相连。

图16所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图16所示，该实施例的混合直流输电系统的送端换流器与受端换流器直流侧中性点可以通过金属回线11接地。相比于图14所示拓扑，直流电流无需流经大地，而是经过金属回线11构成回路从而避免了直流电流对沿线金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图17所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图17所示，该实施例的通过金属回线相连接地的混合直流输电系统进一步可以连接两个不同的交流电网。其中自阻型模块化多电平换流器正极子换流器与第二交流系统8相连，负极子换流器与第三交流系统13相连。

图18所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图19所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称正极性接线方式。该实施例中，相控逆变器10的负极和自阻型模块化多电平换流器1的负极分别接地。该实施例在正常运行时，接地极会流过较大电流，可额外设计接地极。

图19所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图19所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称正极性接线方式。该实施例中，相控逆变器10的负极和自阻型模块化多电平换流器1的负极分通过金属回线11接地，可以避免图18所示实施例中直流电流对接地极附近金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图20所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图20所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称负极性接线方式。该实施例中，相控逆变器10的正极和自阻型模块化多电平换流器1的正极分别接地。该实施例在正常运行时，接地极会流过较大电流，可额外设计接地极。

图21所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图20 所示，该实施例的混合型直流输电系统中送端自阻型模块化多电平换流器与受端相控逆变器均采用不对称负极性接线方式。相控逆变器10的正极和自阻型模块化多电平换流器1的正极分通过金属回线11接地，可避免图20实施例中直流电流对接地极附近金属管道等其他民用设备的腐蚀。

图22所示为又一实施例的混合型直流输电系统的拓扑结构，如图22所示，该实施例的混合型直流输电系统与图3所示实施例不同的是，其与风电场连接，以可以用于风能传输。与图12所示实施例不同的是，该自阻型模块化多电平换流器可以直接与风电场14在交流母线7处相连。

图23所示为自阻型模块化多电平换流器在故障后快速恢复供电的桥臂电流控制框图。如图23所示，在直流故障清除后，通过控制逐步减小处于闭锁状态的自阻型子模块的数目，从而可以不投入限流电阻给直流线路预充电，达到给直流故障后空载的线路快速预充电的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。