[發明專利]一種級聯全橋直流斷路器控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410848554.7
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104638619B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 魏曉光;湯廣福;高陽;楊兵建;客金坤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;全球能源互聯網研究院;華北電網有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: 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

本發明公開了一種級聯全橋直流斷路器控制系統的控制方法，根據級聯全橋斷路器的功能需求，按照斷路器的控制要求以及斷路器各部分之間的協調關系，提出了控制和故障監視的時序邏輯和控制算法。采用本發明所提出的控制時序邏輯，能夠對直流線路上的短路故障做出快速反應，控制斷路器動作，滿足對直流斷路器快速性的要求；對級聯全橋高壓直流斷路器控制保護設備的主要任務進行了總結，并按照級聯全橋直流斷路器的控制需要，對各個任務之間的時序進行了設計，使各個任務之間相互銜接，完成斷路器的控制；級聯全橋直流斷路器控制時序能夠在短時間內發現斷路器各部分的故障，并采取適當的措施。

技術領域

本發明涉及一種電力電子器件的時序邏輯，具體涉及一種級聯全橋直流斷路器控制時序。

背景技術

隨著高壓大電流半導體器件和電力電子技術的發展，高壓直流輸電技術，柔性直流輸電技術，直流電網技術等得到了越來越多的關注和應用。由于柔性直流輸電線路在發生直流側雙極短路時，直流電流快速上升，電流上升率高達3kA/ms，并且不能通過柔性直流換流閥自身有效阻止短路電流的上升，如果不采取有效措施，會導致換流閥設備的損壞。針對柔性直流輸電設備的高壓直流斷路器能夠在短時間內切斷故障電流，隔離故障，保護換流閥。

由于柔性直流輸電線路在發生直流側雙極短路時，直流電流快速上升，電流上升率高達3kA/ms，并且不能通過柔性直流換流閥自身有效阻止短路電流的上升，如果不采取有效措施，會導致換流閥設備的損壞。針對柔性直流輸電設備的高壓直流斷路器能夠在短時間內切斷故障電流，隔離故障，保護換流閥和直流線路。

專利CN103280763A中提出的級聯全橋直流斷路器是機械開關和電力電子器件混合的方式直流斷路器的一個實例。其電路正常運行由機械開關通流，故障時將換流回路的電流轉移至并聯連接的電力電子器件支路中，然后由電力電子器件分斷電流。該類型的斷路器正常運行時，通態損耗小，分斷時間斷。級聯全橋直流斷路器采用串聯的IGBT全橋子模塊分斷故障電流，避免了分斷過程中器件電壓不均的問題。IGBT在關斷時端電壓為零，減小了開關損耗。

級聯全橋直流斷路器由換流回路子模塊，斷流回路子模塊，快速機械開關，避雷器構成，其中斷流回路子模塊數一般高達上百個，以滿足耐壓要求。級聯全橋直流斷路器在執行分合閘操作過程中，需要對各個部分進行協調控制，并監視各部分的故障，做出相應處理。而所有的檢測、處理、動作需要在2～3ms內完成，級聯全橋直流斷路器對控制系統的控制時序要求很嚴格。

因此，需要提出一種新的控制和故障監視的時序邏輯來完成級聯全橋斷路器的各種動作控制和故障監視。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種級聯全橋直流斷路器控制系統的控制方法，所述全橋直流斷路器控制系統包括：對直流線路電流、換流回路電流、斷流回路電流的檢測；對換流回路子模塊的IGBT導通和閉鎖控制；對斷流回路子模塊導通和閉鎖的控制；對快速機械開關分合的控制；接收上級控制保護設備的斷路器分合閘命令；對送能單元的控制；對換流回路子模塊故障監測；對斷流回路子模塊故障監測；對電流采集單元故障監測；對快速機械開關故障監測；對送能單元故障監測；所述控制系統具有以下控制時序：

首先接收傳感檢測單元的數據，判斷線路和各支路是否出現過流；

接收換流回路子模塊回報，接收斷流回路子模塊回報，監測子模塊故障；

接收快速機械開關回報，監測快速機械開關分合狀態和是否有故障；

接收上級控制保護的指令；

根據各部分的回報，對各部分故障進行處理；

根據上級控制保護指令，傳感檢測單元檢測結果，故障處理結果以及直流斷路器現在所處的狀態，通過順序控制算法，決定接下來斷路器的控制操作；

根據順控算法的結果，向換流回路子模塊發送控制命令；