一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法技术方案

本发明专利技术涉及一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于包括阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法、阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法和阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法；针对不同类型的换流阀故障，着重讨论由底层保护配置实现的保护方案，该方法可以有效满足系统高可靠性运行的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配置方法，具体地讲，涉及柔性直流输电系统换流阀的保护配置方法。
技术介绍
柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术，其通过电压源型变流器，在水电厂或火电厂等电源处，将传统交流电变为直流电，电压等级在几十至几百千伏之间；通过架空线或电缆等传输线，将电力送至远方负荷处，以满足客户的用电需求。目前世界范围内已投运的柔性直流输电工程有13项，最大传输容量达400MW;国内第一项柔性直流输电工程将于2011年4底在上海投运；规划中在建工程有九项，最大容量达800MW，预计后续还将有多条柔性直流线路列入建设规划。如此大容量的电力传输，对柔性直流输电系统的运行可靠性提出了极高的要求。柔性直流输电系统由三部分组成，包括位于电源和负荷处的两个换流站，及连接两站的直流电缆或架空线；换流站内部主要由变压器、电抗器、换流阀、隔离开关、旁路刀闸等主要一次设备组成，其中核心设备是柔性直流换流阀。柔性直流换流站故障一般分为交流侧故障、直流侧故障，及换流阀故障三种，交、直流侧故障保护由站控系统(由电压互感器、电流互感器、交直流侧滤波器保护、变压器保护、现场总线、系统服务器等组件组成)实现。目前，国内柔性直流输电并没有实际运行工程，而常规直流输电系统中晶闸管阀的保护没有采用分层配置的方法，但柔性直流输电系统的换流阀模块化程度较高，每个换流阀均可以单独运行，故采用常规的集中式保护方案，无法满足系统高可靠性运行的要求。 对于柔性直流换流阀内部故障，即通常意义上的换流阀故障，其造成的故障电压电流，及电压电流变化率都很大，可能会超过站控系统的反应速度；如果等站控系统发出闭锁保护指令再由阀基控制器终止换流阀的工作，会造成故障电压电流超过换流阀器件的承受范围并导致损坏，故针对换流阀故障，需要设置独立的保护机构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供，针对不同类型的换流阀故障，着重讨论由底层保护配置实现的保护方案，该方法可以有效满足系统高可靠性运行的要求。本专利技术提供的，其改进之处在于包括阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法、阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法和阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法。本专利技术提供的第一优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法为阀基控制器先暂时闭锁换流器触发脉冲；如果站控系统的故障闭锁信号同时出现，则阀基控制器转为永久闭锁换流器；若否，则阀基控制器尝试解除闭锁，一旦二次过流，则转为永久闭锁。本专利技术提供的第二优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法为故障电流值大于1. 4p. u时立即闭锁换流器；故障电流值大于1. 2p. u且达到三次以上时闭锁换流器；当故障电流最大值高于 lip. u且超过2小时闭锁换流器。本专利技术提供的第三优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法为一旦桥臂电压之和与保护设定值之差达到动作值，且持续时间也达到预先设定值，则阀基控制器立即闭锁换流器的触发脉冲。本专利技术提供的第四优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述阀基控制器包括通过光缆连接的光电转换器、测量装置、监控装置，所述光电转换器还与站控系统连接，所述测量装置和监控装置还与换流阀连接。本专利技术提供的第五优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述站控系统包括运行人员层、控制保护层和测量层，所述运行人员层与工业以太网连接，所述测量层与现场总线连接，所述控制保护层与工业以太网和现场总线连接；所述运行人员层包括系统服务器；所述控制保护层包括控制器和交流直流滤波器保护、变压器保护；所述测量层包括电压电流互感器；系统服务器接收上级电力系统调度部门的运行指令，下传至控制器，经过计算得到换流器对应的运行状态参数，再下传至阀基控制器，同时由控制器接受阀基控制器上报的状态信号。本专利技术提供的第六优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述测量装置为测量电压电流的装置。本专利技术提供的第七优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述监控装置为运行状态监控装置，包括电压电流监控和温度监控，所述电压电流监控和温度监控的一端通过光缆与站控系统连接，另一端与温度传感器、电流霍尔及AD采样芯片的一端连接， 所述温度传感器、电流霍尔及AD采样芯片的另一端与换流阀连接。本专利技术提供的第八优选的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，所述电压电流互感器为交流电磁式电压电流互感器和直流电子式电压电流互感器。上述技术方案及其设计针对站内交流母线故障、阀臂连线短路、桥臂电压不平衡等典型换流阀故障，阀基控制器快速检测换流阀主要测量点的电压电流，一旦超过保护动作设定值，且持续时间超过预先设定，则阀基控制器直接向换流阀发出闭锁保护指令，闭锁换流阀的工作，以避免换流阀的损坏。当发生站内交流母线故障时，换流器要求在ails内迅速闭锁，这种闭锁功能只能通过阀基控制器实现当阀基控制器检测到站内交流母线过流时，暂时闭锁换流器触发脉冲；如果上层系统的故障闭锁信号同时出现，则转为永久闭锁换流器，但如果没有出现，则阀基控制器尝试解除脉冲封锁，一旦出现二次过流，则永久闭锁换流器子模块的触发脉冲， 同时将故障信息上报站控系统以跳开交流侧断路器，有效隔离故障。当换流器发生阀臂连线接地、阀臂连线短路、桥臂间短路等内部故障时，若各桥臂电流之和与直流电流之差不为零且持续设定时间值后，阀基控制器将实现阀差动保护动作，保护流程同上述站内交流母线故障，保护动作后果为闭锁换流器触发脉冲，并跳开交流侧断路器。针对站内交流母线故障等要求换流器快速闭锁的站内故障，阀基控制器会根据暂时故障信号或永久故障信号，配置不同的保护方案，即若阀基控制器闭锁的同时站控系统同样出现闭锁信号，则阀基控制器直接永久闭锁换流器；若只有阀基控制器出现故障信号， 则暂时闭锁并持续一段时间，再尝试解锁换流器，以提高换流器运行可靠性。当发生站内交流过流或桥臂过流故障时，阀基控制器实现保护动作的三段设计应考虑到交流系统故障清除时间及换流阀的耐流能力当故障电流值大于1. 4p. u时，立即闭锁换流器；当故障电流值大于1. 2p. u且达到三次以上时，闭锁换流器；当故障电流最大值高于lip. u且超过2小时，闭锁换流器针对桥臂过流等站内故障，阀基控制器根据反时限原则实现保护配置，即大于保护上限值时，阀基控制器直接闭锁换流器；大于正常运行值时并持续预先设定时间后，阀基控制器向换流器发出闭锁指令。针对桥臂电压不平衡等站内故障，阀基控制器采取直接保护配置，即只要出现大于正常运行值并持续一段时间，则阀基控制器立刻永久闭锁换流器，即当发生桥臂电压不平衡故障时，若桥臂电压之和与保护设定值之差达到动作值，且持续时间也达到预先设定值，则阀基控制器立即闭锁换流器的触发脉冲，同时将故障信息上报站控系统，跳开交流侧断路器。阀基控制器接收站控系统的运行状态指令，生成脉冲指令下发至换流阀，并接受换流阀上传的运行状态信息，提供给监控装置以判断装置是否正常工作。与现有技术相比，本专利技术提供的具有以下优点1、实现了阀基控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于包括阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法、阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法和阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于包括阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法、阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法和阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法。2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于所述阀基控制器检测到站内交流母线及阀臂连线故障时的保护配置方法为阀基控制器先暂时闭锁换流器触发脉冲；如果站控系统的故障闭锁信号同时出现，则阀基控制器转为永久闭锁换流器；若否，则阀基控制器尝试解除闭锁，一旦二次过流，则转为永久闭锁。3.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于阀基控制器检测到站内交流过流或桥臂过流故障时的保护配置方法为故障电流值大于1. 4p. u时立即闭锁换流器；故障电流值大于1. 2p. u且达到三次以上时闭锁换流器；当故障电流最大值高于lip. u且超过2小时闭锁换流器。4.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于阀基控制器检测到站内桥臂电压不平衡故障时的保护配置方法为一旦桥臂电压之和与保护设定值之差达到动作值，且持续时间也达到预先设定值，则阀基控制器立即闭锁换流器的触发脉冲。5 根据权利要求1-4之任一所述的柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，其特征在于所述阀基控制器包...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺之渊，李文津，杨杰，林畅，王姗姗，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11