一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法，其中，电网、陆上侧保护断路器、海底电缆、海上侧保护断路器、主变及海上风电机组依次相连接；旁路开关的一端及接地阻抗的一端与主变的高压侧中性点相连接，旁路开关的另一端及接地阻抗的另一端接地；控制和保护装置与海上侧保护断路器及旁路开关相连接，该系统及方法能够解决海底电缆发生故障后，短路电流中含有的直流分量越多，过零延迟时间长，损坏海上侧保护断路器的问题。损坏海上侧保护断路器的问题。损坏海上侧保护断路器的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法


[0001]本专利技术属于海上风电
，涉及一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法。

技术介绍

[0002]我国海岸线悠长，具备丰富的海上风能资源，相关报告显示海上风电装机容量可达3009GW，我国在沿海地区规划大批海上风电基地。
[0003]近海区域海上风电场通常由110kV或220kV海底电缆把几百兆瓦的电力输送到陆上站后并入大电网，不仅电压等级高而且输送容量大，因此海底电缆能否安全稳定运行已经成为了海上风电场安全、可靠和经济运行的关键。近年来渔业、运输船只过往频繁，海底电缆故障频发，经常有海上风电场报出海底电缆故障造成的风电场跳闸事故，计及维修和电量损失费用，单次海缆故障可达5000万元以上。
[0004]目前，近海区域海上风电并网系统如图1所示，包括电网，陆上侧保护断路器，海底电缆，海上侧保护断路器，主变，海上风电机组。海上风力发电机组把风能转化为电能，经过集电线路接入海上升压站主变及海上侧保护断路器，通过海底电缆送到陆上开关站陆上侧保护断路器后并入电网。
[0005]海上风电场海底电缆发生锚害接地故障后，可能会造成通过海上侧保护断路器的短路电流直流分量过高和过零延迟，造成保护断路器不能正常分断，致使保护断路器灭弧触头烧蚀。短路电流中含有的直流分量越多，过零延迟时间越长，为此，提出了一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法，通过增加接地电阻，改变回路的时间常数，实现故障回路直流分量的快速衰减，保障海上侧保护断路器的正常分断。<br/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法，该系统及方法能够解决海底电缆发生故障后，短路电流中含有的直流分量越多，过零延迟时间长，损坏海上侧保护断路器的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术所述的海上风电断路器短路电流快速过零系统包括电网、陆上侧保护断路器、海底电缆、海上侧保护断路器、主变、海上风电机组、旁路开关、接地阻抗及控制和保护装置；
[0008]其中，电网、陆上侧保护断路器、海底电缆、海上侧保护断路器、主变及海上风电机组依次相连接；
[0009]旁路开关的一端及接地阻抗的一端与主变的高压侧中性点相连接，旁路开关的另一端及接地阻抗的另一端接地；
[0010]控制和保护装置与海上侧保护断路器及旁路开关相连接。
[0011]所述控制和保护装置包括信号采集单元、数据处理单元、指令输出单元以及用于提供电能的电源单元，其中，信号采集单元与海上侧保护断路器及旁路开关相连接，数据处
理单元与信号采集单元相连接，数据处理单元经指令输出单元与旁路开关相连接。
[0012]还包括监控信息输出单元，其中，数据处理单元经监控信息输出单元与外界的后台监控系统相连接。
[0013]本专利技术所述的海上风电断路器短路电流快速过零方法包括以下步骤：
[0014]控制和保护装置采集海上侧保护断路器处的电压、电流信号，根据海上侧保护断路器处的电压、电流信号判断当前海上侧保护断路器处的电流是否超过海上侧保护断路器的分断能力；当超过分断能力的分断能力时，则断开旁路开关，接入海上风电机组。
[0015]当海底电缆发生接地故障时，退出旁路开关，自动投入接地阻抗，增加回路的电阻，改变回路的时间常数，实现故障回路直流分量的衰减，保障海上侧保护断路器的正常分断。
[0016]还包括：
[0017]控制和保护装置采集海上侧保护断路器的分合闸状态信号以及采集旁路开关的分合闸状态信号，并将海上侧保护断路器的分合闸状态信号以及采集旁路开关的分合闸状态信号发送至外界的后台监控系统。
[0018]通过海上侧保护断路器的短路电流中含有的直流分量及过零延迟时间，判断是否超过海上侧保护断路器的分断能力。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术所述的海上风电断路器短路电流快速过零系统及方法，检测通过海上侧保护断路器的直流分量和过零延迟时间，自动分析判断海上侧保护断路器的开断能力，检测直流分量过大和过零延迟时间过长断路器无法正常开断时，则控制旁路开关分闸自动投入接地阻抗，改变回路的时间常数，实现故障回路直流分量的快速衰减，实现海上侧保护断路器的正常分断，避免海底电缆发生故障后，短路电流中含有的直流分量越多，过零延迟时间长，损坏海上侧保护断路器的问题。
附图说明
[0021]图1为海上风电并网发电系统示意图；
[0022]图2为海上风电并网发电断路器保护系统示意图；
[0023]图3为装设断路器保护系统前发生接地故障时通过海上侧保护断路器QF2的故障电流回路示意图；
[0024]图4为装设断路器保护系统后发生接地故障时通过海上侧保护断路器QF2的故障电流回路示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0027]公知的，断路器是开断短路电流的有效手段，断路器的开断时间约为60ms，包括检测时间、继电保护装置动作时间、断路器操动机构动作时间和触头燃弧时间四个部分；当故障电流过零时间超过60ms时，断路器触头燃弧时间延长，严重时可能造成断路器开断失败、灭弧触头烧损、短路故障清除失败，造成越级跳闸，事故扩大，严重影响设备及电网G1的安全。
[0028]近海区域海上风电场通常由110kV或220kV海底电缆DL1将几百兆瓦的电力输送到陆上站后并入大电网G1，不仅电压等级高而且输送容量大，因此海底电缆DL1能否安全稳定运行已经成为海上风电场安全、可靠和经济运行的关键。近年来渔业、运输船只过往频繁，海底电缆DL1故障频发，经常有海上风电场报出海底电缆DL1故障造成的风电场跳闸事故，计及维修和电量损失费用，单次海缆故障可达5000万元以上。海上风电场海底电缆DL1发生锚害接地故障后，可能会产生通过保护断路器的短路电流直流分量过高和过零延迟，造成保护断路器不能正常分断电弧，致使保护断路器灭弧触头烧蚀。短路电流中含有的直流分量越多，过零延迟时间越长，为此，本专利技术提出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电断路器短路电流快速过零系统，其特征在于，包括电网(G1)、陆上侧保护断路器(QF1)、海底电缆(DL1)、海上侧保护断路器(QF2)、主变(T1)、海上风电机组(Gwind)、旁路开关(QF3)、接地阻抗(Rjd)及控制和保护装置；其中，电网(G1)、陆上侧保护断路器(QF1)、海底电缆(DL1)、海上侧保护断路器(QF2)、主变(T1)及海上风电机组(Gwind)依次相连接；旁路开关(QF3)的一端及接地阻抗(Rjd)的一端与主变(T1)的高压侧中性点相连接，旁路开关(QF3)的另一端及接地阻抗(Rjd)的另一端接地；控制和保护装置与海上侧保护断路器(QF2)及旁路开关(QF3)相连接。2.根据权利要求1所述的海上风电断路器短路电流快速过零系统，其特征在于，所述控制和保护装置包括信号采集单元、数据处理单元、指令输出单元以及用于提供电能的电源单元，其中，信号采集单元与海上侧保护断路器(QF2)及旁路开关(QF3)相连接，数据处理单元与信号采集单元相连接，数据处理单元经指令输出单元与旁路开关(QF3)相连接。3.根据权利要求1所述的海上风电断路器短路电流快速过零系统，其特征在于，还包括监控信息输出单元。4.根据权利要求3所述的海上风电断路器短路电流快速过零系统，其特征在于，数据处理单元经监控信息输出单元与外界的后台监控系统相连接。5.一种海...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋江保，李佳东，李铭志，赵勇，王团结，谢小军，王新，李阳，张少鹏，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：