CN101588061A - 一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统，其包括阀基电子设备VBE、晶闸管电子板TE和高压光缆，其特征在于故障电流限制器快速旁路开关K采用串联晶闸管，处于地电位的阀基电子设备VBE发送晶闸管触发和监测信号，经高压光缆传送至处于高电位的晶闸管电子板TE，经过晶闸管电子板TE光电转换后进行解码，晶闸管电子板TE根据阀基电子设备VBE命令触发晶闸管以及将晶闸管状态、晶闸管电子板TE自身电源状态、晶闸管保护动作信号进行编码，经过电光转换后发送给阀基电子设备VBE。本发明具有如下优点：1)防止误触发；2)实时监测晶闸管阀状态；3)脉冲编码简便、可靠、不易出错。

Description

一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统。
背景技术
随着电力电子技术和电网的发展，电力电子技术将在电力系统发挥越来越重要的作用。目前电力电子技术的应用已涉及电力系统的各个方面，包括发电环节、输配电系统、储能系统等。晶闸管主要应用于输配电系统的灵活交流输电技术(FACTS)、高压直流输电LCC-HVDC。晶闸管阀触发与监测技术也在不断进步。
故障电流限制器晶闸管阀工作状况与输配电系统的灵活交流输电技术(FACTS)、高压直流输电LCC-HVDC完全不同。正常情况下，故障电流限制器晶闸管阀不触发导通，只有当输电线路故障的情况下，晶闸管才被触发导通，而且导通电流可达几十kA，非常大。而输配电系统的灵活交流输电技术(FACTS)、高压直流输电LCC-HVDC晶闸管阀在正常情况下，晶闸管周期性地触发导通，导通电流一般在几kA数量级以内。
应用于输配电系统的灵活交流输电技术(FACTS)、高压直流输电LCC-HVDC晶闸管阀触发与监测技术不能直接应用于故障电流限制器晶闸管阀，根据故障电流限制器晶闸管阀的工作特点，制定出适合其工作的触发与监测编码。
发明内容
本发明提出了一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统。
本发明的故障电流限制器快速旁路开关K采用串联晶闸管，处于地电位的阀基电子设备VBE发送晶闸管触发和监测信号，经高压光缆传送至处于高电位的晶闸管电子板TE，经过晶闸管电子板TE光电转换后进行解码，晶闸管电子板TE根据阀基电子设备VBE命令触发晶闸管以及将晶闸管状态、晶闸管电子板TE自身电源状态、晶闸管保护动作信号进行编码，经过电光转换后发送给阀基电子设备VBE。阀基电子设备VBE、晶闸管电子板TE和高压光缆组成故障电流限制器晶闸管阀触发与监测系统，如附图1。
由于触发系统及晶闸管本身参数的分散性，会导致串联阀中各个晶闸管的开通时刻不尽相同，造成阀中元件承受的电强度差别较大，考虑到元件本身固有的耐受过电压能力脆弱、dv/dt、di/dt承受能力差等特点，必将会造成阀中晶闸管的损坏，影响装置的可靠运行。因此为了保证阀的安全，进而保证装置的可靠运行，串联阀对触发系统提出了较为苛刻的要求：触发脉冲必须具备较好的同时性、一定的前沿陡度和足够的幅度。这样才有利于串联阀中晶闸管的同时导通，减轻单个晶闸管所承受的电强度，确保晶闸管的安全运行。同时，为了进一步提高装置的可靠性，还必须实时的掌握晶闸管的运行状态。这就要求有一套较为完善的晶闸管在线监测系统，对晶闸管的工作状态进行在线监测，同时，实时地把晶闸管运行状态数据传递给低电位的监控系统进行处理，实现对晶闸管运行状况的监测。
总之，为了装置的可靠、安全运行，对晶闸管阀触发与在线监测是十分重要的手段。合理的阀触发与监测编码能够很好地将晶闸管阀状态传送到地面监测设备阀基电子设备VBE、很好地控制晶闸管电子板TE触发晶闸管、防止误触发晶闸管。
因此，本发明提出了一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统，包括阀基电子设备VBE、晶闸管电子板TE和高压光缆，其特征在于故障电流限制器快速旁路开关K采用串联晶闸管，处于地电位的阀基电子设备VBE发送晶闸管触发和监测信号，经高压光缆传送至处于高电位的晶闸管电子板TE，经过晶闸管电子板TE光电转换后进行解码，晶闸管电子板TE根据阀基电子设备VBE命令触发晶闸管以及将晶闸管状态、晶闸管电子板TE自身电源状态、晶闸管保护动作信号进行编码，经过电光转换后发送给阀基电子设备VBE。
其中，所述阀基电子设备VBE和晶闸管电子板TE通过高压光缆传输的编码信号主要有以下几类：
(1)阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号；
(2)阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号；
(3)晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号；
(4)晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号。
其中，(1)所述阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号是FCL晶闸管触发时，晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE的双脉冲，经过光接收和光电转换电路后，转换成电触发信号，由逻辑电路进行解码，立即触发晶闸管，并且起动计时器计时251ms，在此时间内，当晶闸管正向电压达到+60V时，自动重触发晶闸管；
(2)所述阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号是每个周波20ms，阀基电子设备VBE通过高压光缆向晶闸管电子板TE发送监测脉冲，经过光接收和光电转换电路后，转换成电信号，由逻辑电路进行解码，向阀基电子设备VBE回报晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态；
(3)所述晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号是晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号后，当晶闸管正向电压达到60V、晶闸管电子板TE电压大于+40V时，在100us内晶闸管电子板TE回报单脉冲，阀基电子设备VBE收到此回报信号，代表晶闸管状态正常并且已经承受正向电压、晶闸管电子板TE电源正常，满足触发条件，允许触发；
(4)所述晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号是当晶闸管两端的正向电压大于设定值，保护触发晶闸管，同时产生正向过电压保护动作信号，并通过高压光缆把该信号送到阀基电子设备VBE，此信号与晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码脉冲宽度不同，可以实现不同回报信号的区分。
本发明的故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统主要具有如下技术优点：1)防止误触发；2)实时监测晶闸管阀状态；3)脉冲编码简便、可靠、不易出错。
本发明的有益效果是：
(1)实现晶闸管阀可靠触发；
(2)准确回报光通道和阀状态；
(3)防止误触发；
(4)节约晶闸管电子板TE工作时消耗能量；
(5)准确区分晶闸管状态和晶闸管电子板TF自身电源状态编码与晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号。
附图说明
图1为本发明的故障电流限制器晶闸管阀触发和监测系统原理框图；
图2为本发明的故障电流限制器晶闸管电子板TE原理框图；
图3是依据本发明的触发脉冲编码图；
图4是依据本发明的每个周波20ms阀基电子设备VBE通过高压光缆向晶闸管电子板TE发送监测脉冲的图；
图5是依据本发明的100us内晶闸管电子板TE回报单脉冲的编码图；
图6是依据本发明的不同回报信号的区分图。
具体实施方式
晶闸管电子板TE原理如附图2，阀基电子设备VBE和晶闸管电子板TE通过高压光缆传输的编码信号主要有以下几类：
(1)阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号；
(2)阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号；
(3)晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号；
(4)晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号。
下面对上述各点一一进行描述。
1)阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号
故障电流限制器FCL晶闸管触发时，采用如技术附图3中的触发脉冲编码。
晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE的双脉冲，经过光接收和光电转换电路后，转换成电触发信号，由逻辑电路进行解码，立即触发晶闸管，并且起动计时器计时251ms，在此时间内，当晶闸管正向电压达到+60V自动重触发晶闸管。
2)阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号
每个周波20ms阀基电子设备VBE通过高压光缆向晶闸管电子板TE发送监测脉冲，如附图4。经过光接收和光电转换电路后，转换成电信号，由逻辑电路进行解码，向阀基电子设备VBE回报晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态。
3)晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号
晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号后，晶闸管正向电压达到60V、晶闸管电子板TE电压大于+40V时，在100us内晶闸管电子板TE回报单脉冲，脉冲编码见附图5。
阀基电子设备VBE收到此回报信号，代表晶闸管状态正常并且已经承受正向电压、晶闸管电子板TE电源正常，满足触发条件，允许触发。
4)晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号
过高的电压很容易损坏晶闸管，晶闸管电子板TE设计了正向过电压保护，由附图2中正向过电压保护实现，当晶闸管两端的正向电压大于设定值，保护触发晶闸管，同时产生正向过电压保护动作信号，并通过高压光缆把该信号送到阀基电子设备VBE。此信号与晶闸管状态和晶闸管电子板TF自身电源状态编码脉冲宽度不同，可以实现不同回报信号的区分，如附图6。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1、一种故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统，包括阀基电子设备VBE、晶闸管电子板TE和高压光缆，其特征在于故障电流限制器快速旁路开关K采用串联晶闸管，处于地电位的阀基电子设备VBE发送晶闸管触发和监测信号，经高压光缆传送至处于高电位的晶闸管电子板TE，经过晶闸管电子板TE光电转换后进行解码，晶闸管电子板TE根据阀基电子设备VBE命令触发晶闸管以及将晶闸管状态、晶闸管电子板TE自身电源状态、晶闸管保护动作信号进行编码，经过电光转换后发送给阀基电子设备VBE。
2、如权利要求1所述的故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统，其特征在于所述阀基电子设备VBE和晶闸管电子板TE通过高压光缆传输的编码信号主要有以下几类：
(1)阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号；
(2)阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号；
(3)晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号；
(4)晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号。
3、如权利要求2所述的故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统，其特征在于
(1)所述阀基电子设备VBE发送的晶闸管触发编码信号是故障电流限制器FCL晶闸管触发时，晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE的双脉冲，经过光接收和光电转换电路后，转换成电触发信号，由逻辑电路进行解码，立即触发晶闸管，并且起动计时器计时251ms，在此时间内，当晶闸管正向电压达到+60V时，自动重触发晶闸管；
(2)所述阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号是每个周波20ms，阀基电子设备VBE通过高压光缆向晶闸管电子板TE发送监测脉冲，经过光接收和光电转换电路后，转换成电信号，由逻辑电路进行解码，向阀基电子设备VBE回报晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态；
(3)所述晶闸管电子板TE发送的晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码信号是晶闸管电子板TE接收到阀基电子设备VBE要求晶闸管电子板TE发送监测编码信号后，当晶闸管正向电压达到60V、晶闸管电子板TE电压大于+40V时，在100us内晶闸管电子板TE回报单脉冲，阀基电子设备VBE收到此回报信号，代表晶闸管状态正常并且已经承受正向电压、晶闸管电子板TE电源正常，满足触发条件，允许触发；
(4)所述晶闸管正向过电压保护动作回报编码信号是当晶闸管两端的正向电压大于设定值，保护触发晶闸管，同时产生正向过电压保护动作信号，并通过高压光缆把该信号送到阀基电子设备VBE，此信号与晶闸管状态和晶闸管电子板TE自身电源状态编码脉冲宽度不同，可以实现不同回报信号的区分。
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