[发明专利]一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及配置方法，具体地讲，涉及柔性直流输电系统换流阀的保护配置方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，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。

本发明提供的一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法，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。

本发明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。

本发明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11p.u且超过2小时闭锁换流器。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。