[發明專利]一種MMC閥穩態運行試驗裝置故障保護方法

有效

• 申請號: 201210534058.5
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103064016A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 湯廣福;查鯤鵬;羅湘;高沖;吳亞楠
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 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

本發明涉及一種電力電子領域的保護方法，具體涉及一種MMC閥穩態運行試驗裝置故障保護方法。

背景技術

柔性直流輸電（VSC-HVDC）技術在高壓直流輸電領域中有著廣泛的應用前景，基于模塊化多電平換流器（MMC）的VSC-HVDC，是實現利用IGBT閥進行直流輸電的一種方式，其核心部件稱作MMC閥。MMC閥的電氣結構如圖1所示。

MMC閥穩態運行試驗的目的在于考察閥組件對于長期實際運行工況下的電流、電壓和溫度等關鍵應力的耐受能力，這也是換流器運行可靠性研究的重要組成部分。

當進行穩態運行試驗時，試驗裝置發生各類故障沒有相應的保護措施，對試驗裝置有不利影響，需要一種故障保護方法對發生各類故障時的試驗裝置進行保護。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種MMC閥穩態運行試驗裝置故障保護方法，本方法針對穩態運行試驗裝置，在其故障時采用補能電源、各層控制器和上位機協同配合。當試驗裝置中某一設備故障，按保護方案的保護措施的同時，將故障的類型上報給上位機，上位機再向其他設備下發故障保護的命令。本發明還區分了故障的嚴重程度，并采取了相應的保護措施，能夠保證試驗過程中各設備的安全和試驗的順利進行。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種MMC閥穩態運行試驗裝置故障保護方法，所述故障保護方法用的試驗裝置包括MMC輔助閥、MMC試品閥、電流檢測單元、電壓檢測單元、負載電抗器、補能電源、充電電源和控制系統；所述補能電源通過平波電抗器與MMC輔助閥連接；所述負載電抗器連接在MMC輔助閥和MMC試品閥之間；所述MMC輔助閥、MMC試品閥和充電電源依次并聯；

其改進之處在于，所述控制系統包括上位機、閥基控制器VBC和主控制器；所述閥基控制器VBC、主控制器和上位機依次連接；所述電流檢測單元分別與MMC輔助閥、MMC試品閥和主控制器連接；所述電壓檢測單元與主控制器連接；所述補能電源與主控制器連接；閥基控制器VBC通過光纖分別與MMC輔助閥和MMC試品閥連接；

所述上位機為試驗操作的顯示提供監控界面；

所述故障保護方法根據故障類型分別選取保護方式；所述故障類型包括接地故障、補能電源故障、閥故障和通訊故障；

當發生接地故障時，所述MMC輔助閥或MMC試品閥的IGBT驅動保護作主保護，主控制器檢測過流作后備保護；

當發生補能電源故障時，采取保護措施Ⅰ或保護措施Ⅱ，補能電源報警，并將故障或異常上報給上位機；

當發生閥故障時，采取保護措施Ⅰ，同時閉鎖MMC輔助閥或MMC試品閥觸發脈沖；

當發生通訊故障時，采取保護措施Ⅰ執行，同時將故障上報上位機。

其中，所述主控制器與上位機連接；所述補能電源包括依次并聯的開關柜K、變壓器和整流器；所述開關柜K接入10kV母線；在變壓器的副邊裝設有電壓互感器PT和電流互感器CT；所述開關柜K包括斷路器；在所述整流器橋臂上和整流器輸出回路中包括快熔節點；所述電流檢測單元包括傳感器Ⅰ和傳感器Ⅱ；所述電壓檢測單元包括分壓器Ⅰ和分壓器Ⅱ；

與所述MMC輔助閥串聯有傳感器Ⅰ，組成MMC輔助閥-傳感器Ⅰ支路；與所述MMC試品閥串聯有傳感器Ⅱ，組成MMC試品閥-傳感器Ⅱ支路；在MMC輔助閥-傳感器Ⅰ支路兩端并聯有分壓器Ⅰ；

在MMC試品閥-傳感器Ⅱ支路兩端并聯有分壓器Ⅱ；隔離開關K3連接在分壓器Ⅱ與充電電源之間；所述隔離開關K3為手動開關，通過所述上位機監視其狀態；

所述分壓器I和分壓器II均與主控制器連接；所述負載電抗器串聯有隔離開關K1；所述隔離開關K1為手動開關，通過所述上位機監視其狀態；所述充電電源包括電源柜；所述電源柜接入380V電網。

其中，所述接地故障包括MMC輔助閥側對地短路和MMC試品閥側對地短路；所述MMC輔助閥側對地短路和MMC試品閥側對地短路通過MMC輔助閥和MMC試品閥的IGBT的自身檢測或電流檢測單元判斷。

其中，所述補能電源故障包括直流輸出短路、一次回路掉電、快熔熔斷、橋臂/相間短路、橋臂開路和控制電源掉電。

其中，所述直流輸出短路的判斷條件為：電流檢測單元檢測到大于直流保護電流設定值的故障電流；當發生直流輸出短路時，試驗裝置的主控制器采取保護措施Ⅰ，同時將故障以開關節點和報文的形式上報上位機；