一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置，包括中央处理单元，以及与中央处理单元均相连的报警单元和检测单元；检测单元还与直流母线的正负极相连，在线正反向检测直流母线与多个换流器当前连接状态下直流母线正负极对地的电压；中央处理单元根据直流母线正负极对地的电压，计算出直流母线正负极对地的绝缘电阻并与预设的第一电阻阈值分别进行对比，且进一步根据对比结果，输出相应的控制信号；报警单元根据控制信号，开启报警来判定直流母线或其相连换流器的绝缘水平超标；或关断报警来判定直流母线或其相连换流器的绝缘水平正常。实施本发明专利技术，能够及时在线监测换流器和直流母线的绝缘水平并告警，保证整个UPFC的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置及方法
本专利技术涉及电力设备在线监测
，尤其涉及一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置及方法。
技术介绍
灵活交流输电(FACTS，FlexibleACTransmissionSystem)技术以电力电子技术为基础，结合现代控制技术实现对原有交流输电系统参数和网络结构的快速灵活控制，能够大幅提升电网线路输送能力、增强系统灵活性，已经成为电网建设的重要发展方向。统一潮流控制器(UPFC，UnifiedPowerFlowController)是迄今为止通用性最好的FACTS装置，仅通过控制规律的改变，就能分别或同时实现并联补偿、串联补偿和移相等几种不同的功能。UPFC可以看作是一台静止同步补偿器(STATCOM，StaticSynchronousCompensator)与一台静止同步串联补偿器(SSSC，staticseriessynchronouscompensator)在直流侧并联构成的，它可以同时并非常快速地独立控制输电线路中的有功功率和无功功率，从而使得UPFC拥有STATCOM、SSSC都不具备的四象限运行功能。UPFC在一定程度上代表了灵活交流输电技术的发展趋势，尤其在保证电网安全稳定运行的同时，大幅度提高电网资源的利用效率、克服输配电的瓶颈，实现电力系统资源的优化配置方面，将发挥关键作用。在UPFC工程中，通常是由多个换流器(如模块化多电平换流器MMC(ModularMultilevelConverter))共直流母线构成，由直流母线连接多个换流器，并通过多个开关形成灵活多变的不同组合。然而，换流器与直流母线的绝缘水平会直接影响着UPFC的运行安全。例如，直流母线出现故障(如接地故障、极间故障及断线故障)或者出现不正常运行方式(如绝缘水平下降、低电压或过电压等)，从而影响整个UPFC的安全稳定运行；又例如，换流器发生故障(如接地、短路、交流窜入等)，故障会传播到直流母线和其它换流器，从而影响整个UPFC的安全稳定运行。因此，为了避免上述情况的发生，需要及时在线监测换流器和直流母线的绝缘水平。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置及方法，能够及时在线监测换流器和直流母线的绝缘水平并告警，保证整个UPFC的安全稳定运行。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置，其用于多个换流器共直流母线形成的统一潮流控制器上；所述装置包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元均相连的报警单元和检测单元；其中，所述检测单元还与所述直流母线的正负极相连，用于在线正反向检测所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压；其中，所述直流母线与所述多个换流器的连接状态包括所述直流母线与所述多个换流器均处于断开的状态以及所述直流母线与所述多个换流器之中其一处于导通的状态；所述中央处理单元，用于根据所述检测单元正反向检测的所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压，计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻并与预设的第一电阻阈值分别进行对比，且进一步根据对比结果，输出相应的控制信号；所述报警单元，用于根据所述中央处理单元输出的相应控制信号，开启报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平超标；或关断报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平正常。其中，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第一电压互感器、第二电压互感器、第一开关和第二开关；其中，所述第一电阻和所述第一开关形成正向测试支路，所述第二电阻与所述第二开关形成反向测试支路；其中，所述第一开关和所述第二开关的开闭状态相异；所述正向测试支路的一端与所述反向测试支路的一端相连并接地，且所述正向测试支路的另一端与所述直流母线正极及所述第一电压互感器的一端相连，所述反向测试支路的另一端与所述直流母线负极及所述第二电压互感器的一端相连；所述第一电压互感器的另一端及所述第二电压互感器的另一端均与所述中央处理单元相连。其中，所述报警单元由继电器和报警灯形成或由继电器和蜂鸣器形成。其中，所述装置还包括跳闸控制单元，所述跳闸控制单元的一端与所述中央处理单元相连，另一端与所述多个换流器均相连，用于所述中央处理单元计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻超过预设的第二电阻阈值时，识别当前连接状态下与所述直流母线相连的换流器并控制跳闸。其中，所述预设的第一电阻阈值1KΩ，所述预设的第二电阻阈值10KΩ。本专利技术实施例还提供了一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的方法，其前述的装置上实现，所述方法包括：通过检测单元在线正反向检测直流母线与多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压；其中，所述直流母线与所述多个换流器的连接状态包括所述直流母线与所述多个换流器均处于断开的状态以及所述直流母线与所述多个换流器之中其一处于导通的状态；中央处理单元根据所述检测单元正反向检测到的所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压，计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻并与预设的第一电阻阈值分别进行对比，且进一步根据对比结果，输出相应的控制信号；报警单元根据所述相应的控制信号，开启报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平超标；或关断报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平正常。其中，所述通过检测单元在线正反向检测直流母线与多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压的步骤具体包括：闭合正向测试支路中的第一开关并断开反向测试支路中的第二开关，通过第一电压互感器和第二电压互感器，获得正向检测所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压；断开正向测试支路中的第一开关并闭合反向测试支路中的第二开关，通过第一电压互感器和第二电压互感器，获得反向检测所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压。其中，所述计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻分别通过以下公式来实现：式(1)和式(2)中，R+为所述直流母线正极对地电阻，R-为所述直流母线负极对地电阻，U1a+为正向检测所述直流母线正极对地电压，U1a-为正向检测所述直流母线负极对地电压，U1b+为反向检测所述直流母线正极对地电压，U1b-为反向检测所述直流母线负极对地电压。其中，所述方法进一步包括：待所述中央处理单元计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻超过预设的第二电阻阈值时，通过跳闸控制单元识别当前连接状态下与所述直流母线相连的换流器并控制跳闸。其中，所述预设的第一电阻阈值1KΩ，所述预设的第二电阻阈值10KΩ。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：在本专利技术实施例中，通过在线正反向检测直流母线与多个换流器处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置，其特征在于，其用于多个换流器共直流母线形成的统一潮流控制器上；所述装置包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元均相连的报警单元和检测单元；其中，所述检测单元还与所述直流母线的正负极相连，用于在线正反向检测所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压；其中，所述直流母线与所述多个换流器的连接状态包括所述直流母线与所述多个换流器均处于断开的状态以及所述直流母线与所述多个换流器之中其一处于导通的状态；所述中央处理单元，用于根据所述检测单元正反向检测的所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压，计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻并与预设的第一电阻阈值分别进行对比，且进一步根据对比结果，输出相应的控制信号；所述报警单元，用于根据所述中央处理单元输出的相应控制信号，开启报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平超标；或关断报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平正常。

【技术特征摘要】
1.一种在线监测换流器和直流母线绝缘水平的装置，其特征在于，其用于多个换流器共直流母线形成的统一潮流控制器上；所述装置包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元均相连的报警单元和检测单元；其中，所述检测单元还与所述直流母线的正负极相连，用于在线正反向检测所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压；其中，所述直流母线与所述多个换流器的连接状态包括所述直流母线与所述多个换流器均处于断开的状态以及所述直流母线与所述多个换流器之中其一处于导通的状态；所述中央处理单元，用于根据所述检测单元正反向检测的所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的电压，计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻并与预设的第一电阻阈值分别进行对比，且进一步根据对比结果，输出相应的控制信号；所述报警单元，用于根据所述中央处理单元输出的相应控制信号，开启报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平超标；或关断报警来判定当前连接状态下所述直流母线或其相连换流器的绝缘水平正常。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第一电压互感器、第二电压互感器、第一开关和第二开关；其中，所述第一电阻和所述第一开关形成正向测试支路，所述第二电阻与所述第二开关形成反向测试支路；其中，所述第一开关和所述第二开关的开闭状态相异；所述正向测试支路的一端与所述反向测试支路的一端相连并接地，且所述正向测试支路的另一端与所述直流母线正极及所述第一电压互感器的一端相连，所述反向测试支路的另一端与所述直流母线负极及所述第二电压互感器的一端相连；所述第一电压互感器的另一端及所述第二电压互感器的另一端均与所述中央处理单元相连。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述报警单元由继电器和报警灯形成或由继电器和蜂鸣器形成。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括跳闸控制单元，所述跳闸控制单元的一端与所述中央处理单元相连，另一端与所述多个换流器均相连，用于所述中央处理单元计算出所述直流母线与所述多个换流器当前连接状态下所述直流母线正极对地及负极对地的绝缘电阻超过预设的第二电阻阈值时，识别当前连接状态下与所述直流母线相连的换流器并控制跳闸。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预设的第一电阻阈值1KΩ，所述预设的第二电阻阈值10KΩ。6.一种在线监测换流器和直流母线绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婧，赵东元，李植鹏，訾振宁，韦波，肖鸣，谢莹华，焦丰顺，李文沛，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东,44