[發明專利]一種柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法

有效

• 申請號: 201110095915.1
• 申請日: 2011-04-18
• 公開（公告）號: CN102185285A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 賀之淵;李文津;楊杰;林暢;王姍姍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H7/26
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及配置方法，具體地講，涉及柔性直流輸電系統換流閥的保護配置方法。

背景技術

柔性直流輸電是一種新型的高壓直流輸電技術，其通過電壓源型變流器，在水電廠或火電廠等電源處，將傳統交流電變為直流電，電壓等級在幾十至幾百千伏之間；通過架空線或電纜等傳輸線，將電力送至遠方負荷處，以滿足客戶的用電需求。

目前世界范圍內已投運的柔性直流輸電工程有13項，最大傳輸容量達400MW；國內第一項柔性直流輸電工程將于2011年4底在上海投運；規劃中在建工程有九項，最大容量達800MW，預計后續還將有多條柔性直流線路列入建設規劃。如此大容量的電力傳輸，對柔性直流輸電系統的運行可靠性提出了極高的要求。

柔性直流輸電系統由三部分組成，包括位于電源和負荷處的兩個換流站，及連接兩站的直流電纜或架空線；換流站內部主要由變壓器、電抗器、換流閥、隔離開關、旁路刀閘等主要一次設備組成，其中核心設備是柔性直流換流閥。柔性直流換流站故障一般分為交流側故障、直流側故障，及換流閥故障三種，交、直流側故障保護由站控系統(由電壓互感器、電流互感器、交直流側濾波器保護、變壓器保護、現場總線、系統服務器等組件組成)實現。

目前，國內柔性直流輸電并沒有實際運行工程，而常規直流輸電系統中晶閘管閥的保護沒有采用分層配置的方法，但柔性直流輸電系統的換流閥模塊化程度較高，每個換流閥均可以單獨運行，故采用常規的集中式保護方案，無法滿足系統高可靠性運行的要求。對于柔性直流換流閥內部故障，即通常意義上的換流閥故障，其造成的故障電壓電流，及電壓電流變化率都很大，可能會超過站控系統的反應速度；如果等站控系統發出閉鎖保護指令再由閥基控制器終止換流閥的工作，會造成故障電壓電流超過換流閥器件的承受范圍并導致損壞，故針對換流閥故障，需要設置獨立的保護機構。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，針對不同類型的換流閥故障，著重討論由底層保護配置實現的保護方案，該方法可以有效滿足系統高可靠性運行的要求。

本發明提供的一種柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，其改進之處在于包括閥基控制器檢測到站內交流母線及閥臂連線故障時的保護配置方法、閥基控制器檢測到站內交流過流或橋臂過流故障時的保護配置方法和閥基控制器檢測到站內橋臂電壓不平衡故障時的保護配置方法。

本發明提供的第一優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，所述閥基控制器檢測到站內交流母線及閥臂連線故障時的保護配置方法為閥基控制器先暫時閉鎖換流器觸發脈沖；如果站控系統的故障閉鎖信號同時出現，則閥基控制器轉為永久閉鎖換流器；若否，則閥基控制器嘗試解除閉鎖，一旦二次過流，則轉為永久閉鎖。

本發明提供的第二優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，閥基控制器檢測到站內交流過流或橋臂過流故障時的保護配置方法為故障電流值大于1.4p.u時立即閉鎖換流器；故障電流值大于1.2p.u且達到三次以上時閉鎖換流器；當故障電流最大值高于11p.u且超過2小時閉鎖換流器。

本發明提供的第三優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，閥基控制器檢測到站內橋臂電壓不平衡故障時的保護配置方法為一旦橋臂電壓之和與保護設定值之差達到動作值，且持續時間也達到預先設定值，則閥基控制器立即閉鎖換流器的觸發脈沖。

本發明提供的第四優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，所述閥基控制器包括通過光纜連接的光電轉換器、測量裝置、監控裝置，所述光電轉換器還與站控系統連接，所述測量裝置和監控裝置還與換流閥連接。

本發明提供的第五優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，所述站控系統包括運行人員層、控制保護層和測量層，所述運行人員層與工業以太網連接，所述測量層與現場總線連接，所述控制保護層與工業以太網和現場總線連接；所述運行人員層包括系統服務器；所述控制保護層包括控制器和交流直流濾波器保護、變壓器保護；所述測量層包括電壓電流互感器；系統服務器接收上級電力系統調度部門的運行指令，下傳至控制器，經過計算得到換流器對應的運行狀態參數，再下傳至閥基控制器，同時由控制器接受閥基控制器上報的狀態信號。

本發明提供的第六優選的柔性直流輸電系統換流閥保護配置方法，所述測量裝置為測量電壓電流的裝置。