[发明专利]一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统

说明书

本发明公开了一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统，包括直流过电压保护装置、阀过电压保护装置和子模块过电压保护装置；各保护动作定值关系为：(N*Vov2)>(N*Vov1)>Uov1>…>Uovm>Unom、各保护动作延迟的配合关系为：Tvo2<Tvo1<Tuo1…<Tuom；在串联变压器线路侧绕组两端配置跨接的避雷器和旁路开关，在串联变压器线路侧绕组的近母线端和近线路端均配置接地避雷器，在并联变压器的交流电网侧与换流器侧配置接地避雷器，在换流器的交直流侧以及阀底配置接地避雷器。本发明能保证换流器在系统扰动以及换流器子模块自身故障时，能可靠的动作提高了统一潮流控制器的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统，属于电力系统中电力电子技术领域。

背景技术

统一潮流控制器的结构由两个或两个以上电压源换流器为主构成，还包括直流电容、串联变压器、并联变压器和控制系统，能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相和端电压调节等多种基本功能。目前电压源换流器研究应用的主要方向为模块化多电平换流器(MMC)，其桥臂由多个子模块组成，通过多个子模块输出电平的叠加输出正弦波信号，具有开关频率降低、损耗低、谐波小等优点，易于拓展至更高电压等级。模块化多电平换流器占据了统一潮流控制器投资的主要部分，其中的主要元器件IGBT、电容器相对于变压器、电抗器、线路等设备对过电压异常敏感。

对于统一潮流控制器工程，过电压是换流器的重大威胁，换流器的可关断器件、电容器过电压能力有限。微秒级的过电压就可能导致可关断器件的损坏。对于电力电子器件，控制电路或者内部故障都可能导致设备处于充电状态，电容电压不断上升，最终造成器件过电压爆炸。为保护其他部分、防止爆炸，减少对整个换流器及系统的影响，需要及时把故障切除。机械旁路开关的动作需要一定的时间，在此时间内充电电流可能导致电压进一步升高，因此需要快速的切除故障。

时间极短、幅值高的交直流电网过电压，如操作过电压、雷电过电压，一般无法通过保护系统来防护，需要通过合理的耐压设计、避雷器配置和电抗器等元件的衰减来预防。采用而当交流或者直流系统异常运行工况下，如发生大的扰动，控制系统无法有效控制系统的电压时，则可能造成电压超过正常允许的范围，这种类型的过电压往往能量大，持续时间长，但又远低于避雷器的动作电压，这种情况并不适合采用避雷器对电压进行限制，需要依靠保护系统对换流器进行保护。

由于微秒级的过电压脉冲就可能造成IGBT的彻底损坏，导致直流控制保护系统在换流器本体保护中的作用受到了很大限制，这一点与传统直流输电系统相比有很大的区别。另一方面，由于子模块检测到的故障信息可能由于模块本身故障引起，也可能由于换流器或系统故障引起，最终如何正确处理还需要阀控系统与直流保护控制系统综合进行判断。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统，能够保证换流器在系统扰动以及换流器子模块自身故障时，均能可靠的动作，保护换流器不受过电压应力而损坏，从而提高统一潮流控制器的可靠性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：