[发明专利]一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统

说明书

本发明提供一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统,应用于含有混合式直流断路器直流电网或者多端直流输电系统中。本系统包括直流断路器本体控制功能,断路器本体保护功能和直流线路保护功能，通过该系统的配置，结构紧凑，能够减少二次设备数量，同时可以提高直流线路故障切除时间，满足直流系统运行可靠性要求。

技术领域

本发明属于电力系统柔性交直流输电技术领域，具体涉及一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统。

背景技术

柔性直流输电技术以其更好的可控性和适应性，在电网建设中得到了越来越广泛的应用。继端对端柔性直流输电以及多端柔性直流输电工程之后，国家电网公司提出构建柔性直流电网的概念，它能够灵活控制电网潮流分布，解决大规模新能源送出与消纳等问题，从而逐步实现能源互联的发展规划。柔性直流电网的直流输电线路采用架空线设计，与目前柔性直流工程采用的电缆输电有较大的区别，发生线路故障的概率更高。对于直流电网而言，瞬时性或永久性的直流线路故障，在采取相应的保护动作策略后，不应影响直流电网中其他元件的运行，保证直流电网的可靠性，而柔性直流输电工程采用的保护不能满足直流电网线路保护的需求。因此，线路保护研究在柔性直流电网控制保护技术中尤为重要。

已有的柔直输电工程，输电距离较近，采用电缆连接，故障概率较低，对保护的动作速度和结果没有严苛的要求，直流线路故障往往依靠换流站内的保护另外配置直流线路纵联差动保护配合动作。柔性直流电网中，各换流站间距离较远，考虑直流线路建设的地点和成本，采用架空线路方案。为满足直流电网运行可靠性的要求，需要缩短直流线路故障后保护故障逻辑判别和动作出口的时间，若直流线路发生瞬时性故障，在保证故障被清除之后继续恢复本条线路的运行；若直流线路发生永久性故障，在准确判别故障特征并动作出口后，切除本条直流线路，确保直流电网其他元件及设备的正常运行。

不同于交流断路器，直流断路器由于电力电子器件的使用，其本身含有控制装置。而直流线路保护跳闸后将跳闸信号发送至直流断路器的控制装置，再由其控制装置发给直流断路器本体，整个过程增加了延时，整体上增加了直流线路故障切除的时间。直流系统是低惯量系统，其故障后的故障电流上升很快，而故障切除时间又直接关系到整个直流输电系统的运行和电力电子器件的安全。因此，有必要开发一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统，能够更快速的切除直流线路故障，保证直流系统的稳定、安全运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足,提供一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统。该装置能够可靠、快速的发送跳闸命令给直流断路器，从而快速的切断故障线路，保证直流系统的稳定运行。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统，其特征在于，所述的断路器控制保护系统包括上层控制保护装置BCP和下层直流断路器IGBT接口装置BDM，所述的上层控制保护装置BCP包括直流断路器本体控制功能模块、直流断路器本体保护功能模块，和直流线路保护功能模块，将所述直流断路器本体控制功能模块、直流断路器本体保护功能模块和直流线路保护功能模块设计在同一块板卡或者分别设计在单独的板卡。

上述的一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统，其特征在于，所述BCP装置下发控制或保护信号后，由BDM装置与直流断路器中IGBT器件通讯和触发，同时BCP装置监视运行和操作过程中，直流断路器是否有异常，完成对直流断路器的控制和保护功能。

上述的一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统，其特征在于，所述直流断路器本体控制功能包括但不限于直流断路器分合控制功能、通讯功能、模拟量和开关量采集功能、直流断路器重合闸、冗余系统切换。

上述的一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统，其特征在于，所述直流断路器本体保护功能包括但不限于直流断路器本体器件保护、主支路子模块保护、转移支路子模块、机械开关、避雷器保护、控制系统冗余丢失保护、保护系统冗余丢失保护、测量冗余丢失保护、水冷系统保护、不间断电源保护、直流断路器过流保护。