CN104953568B - 一种柔性直流输电系统的故障保护方法 - Google Patents
一种柔性直流输电系统的故障保护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104953568B CN104953568B CN201510421542.0A CN201510421542A CN104953568B CN 104953568 B CN104953568 B CN 104953568B CN 201510421542 A CN201510421542 A CN 201510421542A CN 104953568 B CN104953568 B CN 104953568B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- protection
- current
- failure
- breaker
- fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
柔性直流输电系统的故障保护方法通过分区保护与加装保护装置进行保护，其中分区保护通过对直流线路和换流器进行分区保护，加装保护装置包括加装过压抑制器、滤波器以及过流抑制器，即对不同故障位置以及不同故障类型分别进行保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性直流输电的技术领域，具体的来说，是一种柔性直流输电系统的故障保护方法。
背景技术
柔性直流输电系统通常与交流系统相联。当交流系统不正常运行或故障时，不可避免地会对VSC的换流器等设备产生不良影响。柔性直流输电系统多运行在高电压、大电流、强干扰的环境下，其换流站内部的某些部件也可能受到干扰或因某些原因发生损坏。
通常情况下，送电端交流系统发生故障后，直流电压均下降，直流电流均下降，并随着故障的严重程度加大下降幅度也增加；受电端交流系统发生故障时，直流电压均会上升，在三相故障时出现过电压现象。交流电流会随着故障的严重性不同，增大的幅度不同，并且故障期间均会出现三相不平衡等畸变现象。
换流器件发生各种故障后，直流电压均下降，并接近于0；送电端直流电流反向增加，出现负极性电流。各桥臂上的电流根据故障点的位置不同而不同，故障桥臂电流激增，非故障桥臂电流有所增加。
直流线路发生故障时，直流电压根据故障性质不同变化幅度将不同，在出现极间短路故障时，直流电压将变为0；直流电流增加并流向故障点，会出现过电流现象。
为了保证柔性直流输电系统能够长期安全可靠运行，必须实现在交流系统发生各类故障或换流站内部某些设备发生故障时，其它未受损设备自身不受损害，必要时还要为故障的交流系统给予及时的救援。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种柔性直流输电系统的故障保护方法，该方法通过分区保护与加装保护装置进行保护，其中分区保护通过对直流线路和换流器进行分区保护，加装保护装置包括加装过压抑制器、滤波器以及过流抑制器，即对不同故障位置以及不同故障类型分别进行保护。
根据故障类型的不同，柔性直流输电系统在保护启动后，分别采取以下策略来消除故障：报警；暂态电流抑制；永久闭锁；交流断路器跳闸；锁定交流断路器；极隔离；启动失灵保护等。
报警：通过报警来告知运行人员有异常发生，但报警不会影响系统运行。
暂态电流抑制：阻止脉冲送入过电流相的IGBT，在电流恢复至正常水平后，脉冲信号再触发导通（基于某相暂时锁住）。过电压保护则暂时锁住三相瞬时脉冲。
永久闭锁：关断送入所有IGBT器件的控制信号，从而立即阻止功率的传输。
交流断路器跳闸：能隔离交流系统与换流设备之间的连接。阻止交流系统向换流变阀侧转移故障。此外，交流电压源的消除，能避免换流阀承受不必要的电压应力，特别是在阀器件已经遭受严重的过流应力情况下。
锁定交流断路器：当交流断路器跳闸指令发出后，锁住断路器的指令将启动。阻止断路器在确定跳闸之后出现关闭现象。可人工设置锁定断路器指令。
极隔离：其动作结果是隔离直流侧（正极和负极）电缆，正常关断由人工设置，而故障发生时则通过保护指令自动实现。
启动失灵保护：在跳闸指令送入交流断路器回路的同时，断路器失灵保护指令启动。如果交流断路器在接收到跳闸指令一定时间后未能正常打开，则断路器失灵保护启动，使得断路器再跳闸或跳开另一断路器。
柔性直流输电系统的故障分区保护
直流线路保护区，直流线路用于电能的传输，通常有架空线和电力电缆线路。针对输电线路的重要性，配置相应的保护，主要对直流电缆故障和不正常直流电压进行监测等。
直流线路保护方式有行波保护：用于检测两站之间的直流线路的故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送。电压和电流可以看作以一定幅值和速度传播的前行波与反射波。当线路发生故障时，会产生峰值故障电流，产生峰值故障的电流反射波会在输电线路上传播，根据波阻抗以及采样的电压与电流值就可以判断出是否发生直流线路故障。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路突变量保护：用于检测两站之间的直流线路上的金属性和高阻接地故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送。如果直流电压的幅值变化及变化率均超过整定值，且电流变化率也超过整定值，则判断为线路故障。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路微分欠压保护：检测直流电压和电流，并有微分和欠电压两种不同的保护动作条件，相互结合提高保护动作的正确性。通过设置较高的微分整定值和较低的欠电压水平，再考虑适当延时来避免误动。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路纵差保护：检测直流线路上的行波和微分欠压保护不能检测到的高阻接地短路故障。作为行波保护的后备保护，对线路高阻抗接地故障，其保护原理为比较本站及对侧站的直流电流，如果大于整定值，保护将延时启动。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
换流器保护区。在VSC-HVDC系统中，换流器保护区保护的主要对象就是换流器件、直流电容器和直流母线等。换流阀是核心器件，主要配置有阀短路保护、换流器过流保护、IGBT状态监测等。
阀短路保护：保护整个换流阀；用于阀短路故障和换流变阀侧相间故障，避免发生短路时换流阀遭受过应力。保护检测阀交流侧的电流和直流极电流，并对两电流进行比较，超过整定值保护起动，并判断送电端直流电流是否反极性。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
换流器直流差动保护：检测换流器保护范围内的接地故障，并将故障换流器退出运行。比较换流器两极之间的电流差值。保护整定分两段，为快速不灵敏段和慢速灵敏段。动作时间根据保护整定值不同而不同。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
IGBT状态检测：对IGBT元件进行状态检测。通过换流阀的阀控单元监测IGBT的du/dt来判断器件是否损坏。进而判断器件损害个数。当损害数量为一定数目时给出告警；当超过阈值时跳开换流变压器网侧断路器，并进行极隔离。
换流器本体保护：检测换流器冷却系统是否正常、阀是否过负荷等监测换流阀温度、测量直流侧电流、换流变阀侧电流、电压等值来实现。失去备用时报警，功能失效时起动相应的保护跳闸信号
直流电容器不平衡保护：保护直流侧电容器，避免因过电压而击穿。检测电容器桥差电流构成电容器组不平衡保护。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流极差动保护：用于检测直流电容器击穿故障。比较直流电流和直流电容器接地极之间的电流，如果电流的差值大于整定值，保护将启动。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
针对不同类型的故障，同时在直流输电线路中加装了保护装置，从而针对各类型故障进行分类保护。
为了抑制各种故障引起的VSC直流侧过电压，可以在VSC直流侧电容附近安装一个与电容支路并联的快速投切电阻的装置(可称为过压限制器)，即VDL部分，其包括分流电阻Rcl与全控器件Tcl串联后并接在直流电容两端，通过控制Tcl的导通或关断，来使直流电容上的电荷通过Rcl放电或不放电，以降低或不降低直流侧电容两端的电压。
Tcl的控制方法为：首先是测量直流侧电容两端的电压Ud1然后将其与设定值的直流侧电压的最高限值Ud1max和最低限制Ud1min相比较，如果Udl>Ud1max，则触发导通Tcl，如果Udl<Ud1min，则关断Tcl，确保Udl位于上下限之间。
当VSC所联交流系统发生不对称故障时，VSC直流侧电压和直流传输线中的电流会产生二次谐波分量。在有些故障下产生的二次谐波分量会很大，必须予以消除，消除的方法为加装二次谐波单调谐滤波器(DCFl)，即DCFl部分。安装了DCFl滤波器后，当VSCl所联交流发生单相接地故障时，安装了DCFl，直流电压Udl和直流线路中电流Idl的二次谐波分量大部分被滤除了，波动幅度大大减少了，因而减小了过压和过流的程度，起到一定的保护作用。
在某些种类的VSC换流器故障情况下，在故障刚发生后很短的时间内，故障支路中全控器件流过的电流会升高到很大数值，如果不及时采取保护措施，如此快的电流上升速度，会使全控器件根本来不及关断而损坏，尤其对于GTO器件，如果试图关断比其额定可关断电流大的负载电流，会造成损坏，采用过流保护电路，以应对一些导致瞬时过流的故障。即IDL部分，该电路的作用是限制桥臂直通瞬间流过直通管中的电流的上升率，为直通管的及时关断争取足够的时间。
过流抑制电路(IDL)的工作原理是：（1）当VSCl正常无故障运行时，在由二极管三相全桥整流电路(其交流侧三相交流电压可通过变压器从VSCl所联交流系统电压中获取)直流侧输出的直流电压的作用下，由整流桥、限流电感L、二极管DiL组成的回路中产生一直流环流iD，且该电路在VSCl无故障正常运行时要求直流环流电流iD的值略大于ic1的峰值电流ic2；(2)当VSCl发生桥臂直通故障时，则二极管DiL截止，直流线路中的电流ic3和cl上的正电荷将沿着回路②的流向经T5和T2管流通，由于电感L的存在，该回路的电流不能快速上升而受电感L电感量的限制，L越大则电流上升的越慢，限制桥臂直通故障瞬时过电流。电路中二极管DiL应采用具有快速软回复特性的二极管，防止二极管截止时产生大的反相回复电流。
则当某一端的VSC发生这类故障时，随着故障时间的持续，另一端的VSC便会沿着直流线路向故障支路提供电流从而加重故障支路的过流现象。需要在VSC与直流传输线之间设置能快速动作的开关或断路器，以便在必要的时候及时切除直流传输线，防止某些故障造成的过流事故的进一步扩大。在VSCl与直流线路之间加装两个全控器件(带续流二极管)SW1和SW2作为投切直流线路的快速开关。SWl和SW2的控制可根据对某些支路电流的检测结果来执行开关操作作。
附图说明
图1是柔性直流输电系统的结构图。
图2是加装保护装置的柔性直流输电系统结构图。
具体实施方式
一种柔性直流输电系统的故障保护方法，该方法通过分区保护与加装保护装置进行保护，其中分区保护通过对直流线路和换流器进行分区保护，加装保护装置包括加装过压抑制器、滤波器以及过流抑制器，即对不同故障位置以及不同故障类型分别进行保护。
根据故障类型的不同，柔性直流输电系统在保护启动后，分别采取以下策略来消除故障：报警；暂态电流抑制；永久闭锁；交流断路器跳闸；锁定交流断路器；极隔离；启动失灵保护等。
报警：通过报警来告知运行人员有异常发生，但报警不会影响系统运行。
暂态电流抑制：阻止脉冲送入过电流相的IGBT，在电流恢复至正常水平后，脉冲信号再触发导通（基于某相暂时锁住）。过电压保护则暂时锁住三相瞬时脉冲。
永久闭锁：关断送入所有IGBT器件的控制信号，从而立即阻止功率的传输。
交流断路器跳闸：能隔离交流系统与换流设备之间的连接。阻止交流系统向换流变阀侧转移故障。此外，交流电压源的消除，能避免换流阀承受不必要的电压应力，特别是在阀器件已经遭受严重的过流应力情况下。
锁定交流断路器：当交流断路器跳闸指令发出后，锁住断路器的指令将启动。阻止断路器在确定跳闸之后出现关闭现象。可人工设置锁定断路器指令。
极隔离：其动作结果是隔离直流侧（正极和负极）电缆，正常关断由人工设置，而故障发生时则通过保护指令自动实现。
启动失灵保护：在跳闸指令送入交流断路器回路的同时，断路器失灵保护指令启动。如果交流断路器在接收到跳闸指令一定时间后未能正常打开，则断路器失灵保护启动，使得断路器再跳闸或跳开另一断路器。
柔性直流输电系统的故障分区保护
直流线路保护区，直流线路用于电能的传输，通常有架空线和电力电缆线路。针对输电线路的重要性，配置相应的保护，主要对直流电缆故障和不正常直流电压进行监测等。
直流线路保护方式有行波保护：用于检测两站之间的直流线路的故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送。电压和电流可以看作以一定幅值和速度传播的前行波与反射波。当线路发生故障时，会产生峰值故障电流，产生峰值故障的电流反射波会在输电线路上传播，根据波阻抗以及采样的电压与电流值就可以判断出是否发生直流线路故障。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路突变量保护：用于检测两站之间的直流线路上的金属性和高阻接地故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送。如果直流电压的幅值变化及变化率均超过整定值，且电流变化率也超过整定值，则判断为线路故障。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路微分欠压保护：检测直流电压和电流，并有微分和欠电压两种不同的保护动作条件，相互结合提高保护动作的正确性。通过设置较高的微分整定值和较低的欠电压水平，再考虑适当延时来避免误动。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流线路纵差保护：检测直流线路上的行波和微分欠压保护不能检测到的高阻接地短路故障。作为行波保护的后备保护，对线路高阻抗接地故障，其保护原理为比较本站及对侧站的直流电流，如果大于整定值，保护将延时启动。保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
换流器保护区。在VSC-HVDC系统中，换流器保护区保护的主要对象就是换流器件、直流电容器和直流母线等。换流阀是核心器件，主要配置有阀短路保护、换流器过流保护、IGBT状态监测等。
阀短路保护：保护整个换流阀；用于阀短路故障和换流变阀侧相间故障，避免发生短路时换流阀遭受过应力。保护检测阀交流侧的电流和直流极电流，并对两电流进行比较，超过整定值保护起动，并判断送电端直流电流是否反极性。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
换流器直流差动保护：检测换流器保护范围内的接地故障，并将故障换流器退出运行。比较换流器两极之间的电流差值。保护整定分两段，为快速不灵敏段和慢速灵敏段。动作时间根据保护整定值不同而不同。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
IGBT状态检测：对IGBT元件进行状态检测。通过换流阀的阀控单元监测IGBT的du/dt来判断器件是否损坏。进而判断器件损害个数。当损害数量为一定数目时给出告警；当超过阈值时跳开换流变压器网侧断路器，并进行极隔离。
换流器本体保护：检测换流器冷却系统是否正常、阀是否过负荷等监测换流阀温度、测量直流侧电流、换流变阀侧电流、电压等值来实现。失去备用时报警，功能失效时起动相应的保护跳闸信。
直流电容器不平衡保护：保护直流侧电容器，避免因过电压而击穿。检测电容器桥差电流构成电容器组不平衡保护。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
直流极差动保护：用于检测直流电容器击穿故障。比较直流电流和直流电容器接地极之间的电流，如果电流的差值大于整定值，保护将启动。保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
针对不同类型的故障，同时在直流输电线路中加装了保护装置，从而针对各类型故障进行分类保护。
如图2所示，为了抑制各种故障引起的VSC直流侧过电压，可以在VSC直流侧电容附近安装一个与电容支路并联的快速投切电阻的装置(可称为过压限制器)，即VDL部分，其包括分流电阻Rcl与全控器件Tcl串联后并接在直流电容两端，通过控制Tcl的导通或关断，来使直流电容上的电荷通过Rcl放电或不放电，以降低或不降低直流侧电容两端的电压。
Tcl的控制方法为：首先是测量直流侧电容两端的电压Ud1然后将其与设定值的直流侧电压的最高限值Ud1max和最低限制Ud1min相比较，如果Udl>Ud1max，则触发导通Tcl，如果Udl<Ud1min，则关断Tcl，确保Udl位于上下限之间。
当VSC所联交流系统发生不对称故障时，VSC直流侧电压和直流传输线中的电流会产生二次谐波分量。在有些故障下产生的二次谐波分量会很大，必须予以消除，消除的方法为加装二次谐波单调谐滤波器(DCFl)，即DCFl部分。安装了DCFl滤波器后，当VSCl所联交流发生单相接地故障时，安装了DCFl，直流电压Udl和直流线路中电流Idl的二次谐波分量大部分被滤除了，波动幅度大大减少了，因而减小了过压和过流的程度，起到一定的保护作用。
在某些种类的VSC换流器故障情况下，在故障刚发生后很短的时间内，故障支路中全控器件流过的电流会升高到很大数值，如果不及时采取保护措施，如此快的电流上升速度，会使全控器件根本来不及关断而损坏，尤其对于GTO器件，如果试图关断比其额定可关断电流大的负载电流，会造成损坏，采用过流保护电路，以应对一些导致瞬时过流的故障。即IDL部分，该电路的作用是限制桥臂直通瞬间流过直通管中的电流的上升率，为直通管的及时关断争取足够的时间。
过流抑制电路(IDL)的工作原理是：（1）当VSCl正常无故障运行时，在由二极管三相全桥整流电路(其交流侧三相交流电压可通过变压器从VSCl所联交流系统电压中获取)直流侧输出的直流电压的作用下，由整流桥、限流电感L、二极管DiL组成的回路中产生一直流环流iD，且该电路在VSCl无故障正常运行时要求直流环流电流iD的值略大于ic1的峰值电流ic2；(2)当VSCl发生桥臂直通故障时，则二极管DiL截止，直流线路中的电流ic3和cl上的正电荷将沿着回路②的流向经T5和T2管流通，由于电感L的存在，该回路的电流不能快速上升而受电感L电感量的限制，L越大则电流上升的越慢，限制桥臂直通故障瞬时过电流。电路中二极管DiL应采用具有快速软回复特性的二极管，防止二极管截止时产生大的反相回复电流。
则当某一端的VSC发生这类故障时，随着故障时间的持续，另一端的VSC便会沿着直流线路向故障支路提供电流从而加重故障支路的过流现象。需要在VSC与直流传输线之间设置能快速动作的开关或断路器，以便在必要的时候及时切除直流传输线，防止某些故障造成的过流事故的进一步扩大。在VSCl与直流线路之间加装两个全控器件(带续流二极管)SW1和SW2作为投切直流线路的快速开关。SWl和SW2的控制可根据对某些支路电流的检测结果来执行开关操作作。
以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种柔性直流输电系统的故障保护方法，其特征在于，该方法通过分区保护与加装保护装置进行保护，其中分区保护通过对直流线路和换流器进行分区保护，加装保护装置包括加装过压抑制器、滤波器以及过流抑制器；柔性直流输电系统的直流线路保护方式有行波保护：用于检测两站之间的直流线路的故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送，电压和电流看作以一定幅值和速度传播的前行波与反射波，当线路发生故障时，会产生峰值故障电流，产生峰值故障的电流反射波会在输电线路上传播，根据波阻抗以及采样的电压与电流值判断出是否发生直流线路故障，保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
直流线路突变量保护：用于检测两站之间的直流线路上的金属性和高阻接地故障，通过控制系统清除故障电流后，在故障清除后恢复功率输送，如果直流电压的幅值变化及变化率均超过整定值，且电流变化率也超过整定值，则判断为线路故障，保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
直流线路微分欠压保护：检测直流电压和电流，并有微分和欠电压两种不同的保护动作条件，通过设置较高的微分整定值和较低的欠电压水平，再考虑适当延时来避免误动，保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
直流线路纵差保护：检测直流线路上的行波和微分欠压保护不能检测到的高阻接地短路故障，作为行波保护的后备保护，对线路高阻抗接地故障，比较本站及对侧站的直流电流，如果大于整定值，保护将延时启动，保护起动后，暂时闭锁PWM脉冲信号，一定延时后，故障解除则重新触发脉冲，未解除则永久闭锁，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
2.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的故障保护方法，其特征在于，根据故障类型的不同，柔性直流输电系统在保护启动后，分别采取以下策略来消除故障：报警；暂态电流抑制；永久闭锁；交流断路器跳闸；锁定交流断路器；极隔离；启动失灵保护，
报警：通过报警来告知运行人员有异常发生，但不会影响系统运行，
暂态电流抑制：阻止脉冲送入过电流相的IGBT，在电流恢复至正常水平后，脉冲信号再触发导通，过电压保护则暂时锁住三相瞬时脉冲，
永久闭锁：关断送入所有IGBT器件的控制信号，从而立即阻止功率的传输，
交流断路器跳闸：隔离交流系统与换流设备之间的连接，阻止交流系统向换流变阀侧转移故障，交流电压源的消除，能避免换流阀承受不必要的电压应力，
锁定交流断路器：当交流断路器跳闸指令发出后，锁住断路器的指令将启动，阻止断路器在确定跳闸之后出现关闭现象，能够人工设置锁定断路器指令，
极隔离：其动作结果是隔离直流侧电缆，正常关断由人工设置，而故障发生时则通过保护指令自动实现，
启动失灵保护：在跳闸指令送入交流断路器回路的同时，断路器失灵保护指令启动，如果交流断路器在接收到跳闸指令一定时间后未能正常打开，则断路器失灵保护启动，使得断路器再跳闸或跳开另一断路器。
3.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的故障保护方法，其特征在于，换流器保护包括阀短路保护：保护整个换流阀；用于阀短路故障和换流变阀侧相间故障，避免发生短路时换流阀遭受过应力，保护检测阀交流侧的电流和直流极电流，并对两电流进行比较，超过整定值保护起动，并判断送电端直流电流是否反极性，保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
换流器直流差动保护：检测换流器保护范围内的接地故障，并将故障换流器退出运行，比较换流器两极之间的电流差值，保护整定分两段，为快速不灵敏段和慢速灵敏段，动作时间根据保护整定值不同而不同，保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
IGBT状态检测：对IGBT元件进行状态检测，通过换流阀的阀控单元监测IGBT的du/dt来判断器件是否损坏，进而判断器件损害个数，当损害数量为一定数目时给出告警；当超过阈值时跳开换流变压器网侧断路器，并进行极隔离，
换流器本体保护：检测换流器冷却系统是否正常、阀是否过负荷，通过监测换流阀温度、测量直流侧电流、换流变阀侧电流、电压值来实现，失去备用时报警，功能失效时起动相应的保护跳闸信号
直流电容器不平衡保护：保护直流侧电容器，避免因过电压而击穿，检测电容器桥差电流构成电容器组不平衡保护，保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器，
直流极差动保护：用于检测直流电容器击穿故障，比较直流电流和直流电容器接地极之间的电流，如果电流的差值大于整定值，保护将启动，保护起动后，闭锁PWM脉冲信号，即闭锁换流器，然后跳开交流侧断流器，进行极隔离，并启动失灵保护，之后锁定交流断路器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510421542.0A CN104953568B (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种柔性直流输电系统的故障保护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510421542.0A CN104953568B (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种柔性直流输电系统的故障保护方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104953568A CN104953568A (zh) | 2015-09-30 |
| CN104953568B true CN104953568B (zh) | 2017-11-07 |
Family
ID=54168027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510421542.0A Active CN104953568B (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 一种柔性直流输电系统的故障保护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104953568B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109541392A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-29 | 天津大学 | 一种适用于柔性直流输电系统的单端故障测距方法 |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105262069B (zh) * | 2015-11-02 | 2017-10-03 | 上海交通大学 | 基于故障直流分量的高压直流线路纵联保护方法 |
| CN105680424B (zh) * | 2015-11-26 | 2018-08-21 | 长沙理工大学 | 柔性直流输电系统的架空线路暂时性故障的保护方法 |
| CN106921157B (zh) * | 2015-12-28 | 2020-08-04 | 国网智能电网研究院 | 一种柔性环网控制器的交流侧单相接地故障控制方法 |
| CN105576688B (zh) * | 2015-12-28 | 2020-07-07 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种柔性直流输电系统的控制保护方法 |
| CN105676056B (zh) * | 2016-04-13 | 2018-06-26 | 西安科技大学 | 两电平柔性直流输电换流器故障保护后的故障诊断方法 |
| CN105896476B (zh) * | 2016-04-13 | 2018-02-02 | 西安科技大学 | 两电平柔性直流输电换流器故障保护及故障诊断方法 |
| CN105762845B (zh) * | 2016-04-26 | 2018-06-22 | 深圳供电局有限公司 | ±10kV柔性直流配电网接入交流电网方式确定方法 |
| CN105790251B (zh) * | 2016-04-26 | 2018-06-26 | 深圳供电局有限公司 | ±10kV柔性直流配电网关键设备暂态电流确定方法 |
| CN105896500A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-24 | 全球能源互联网研究院 | 一种可提高线路快速保护可靠性的高阻尼直流电网系统 |
| CN106169739B (zh) * | 2016-07-22 | 2019-01-29 | 许继集团有限公司 | 一种柔性直流电网线路保护配置方法及装置 |
| CN107666150B (zh) * | 2016-07-27 | 2022-04-29 | 全球能源互联网研究院 | 架空线柔性直流电网中直流线路故障快速保护方法和装置 |
| CN106532756B (zh) * | 2016-11-07 | 2019-04-02 | 许继集团有限公司 | 一种柔性直流电网的直流故障穿越方法 |
| CN106385015B (zh) * | 2016-11-11 | 2019-03-01 | 清华大学 | 柔性直流输电线路的保护方法和保护装置 |
| RU2714121C1 (ru) * | 2016-11-25 | 2020-02-12 | Нр Электрик Ко., Лтд | Установка и способ управления оперативным вводом и выводом в модуле преобразователя источника напряжения |
| CN106786422B (zh) * | 2016-12-30 | 2021-11-19 | 中国电力科学研究院 | 一种用于直流电网分区的保护方法及系统 |
| CN107069662B (zh) * | 2017-01-11 | 2019-03-26 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种柔性直流控制系统双端无流跳闸的方法 |
| CN107064720B (zh) * | 2017-06-02 | 2019-08-20 | 西南交通大学 | 一种高压直流输电换流器的阀短路故障分类与定位方法 |
| CN107453386A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-08 | 中国南方电网有限责任公司 | 输电控制方法及柔性直流输电装置 |
| US11137436B2 (en) * | 2017-09-22 | 2021-10-05 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Secure traveling wave distance protection in an electric power delivery system |
| CN107515356A (zh) * | 2017-10-23 | 2017-12-26 | 华北电力大学（保定） | 一种直流配电网系统及其故障诊断方法 |
| CN107591786B (zh) * | 2017-11-02 | 2020-02-07 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于电流微分量的直流微网保护方法及装置 |
| CN108075446A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-25 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种变电站控制保护方法、装置、终端及可读存储介质 |
| CN108667059B (zh) * | 2018-04-13 | 2021-04-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种控制直流功率凹陷对送端电网的冲击的方法和系统 |
| CN108469576B (zh) * | 2018-04-20 | 2020-05-22 | 中国科学院电工研究所 | 一种多端交直流混合配电网直流故障检测方法 |
| CN108418239B (zh) * | 2018-04-26 | 2021-02-02 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 柔性直流输电系统功率控制方法和装置 |
| EP3776786B1 (de) * | 2018-05-18 | 2021-12-15 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Überwachen einer hochspannungs-gleichstrom-übertragung |
| CN108963987B (zh) * | 2018-06-11 | 2020-04-21 | 清华大学 | 用于直流电网故障限流装置的混合运行控制方法 |
| US10938314B2 (en) * | 2018-07-23 | 2021-03-02 | Smart Wires Inc. | Early detection of faults in power transmission lines |
| CN109617027B (zh) * | 2018-12-11 | 2020-07-31 | 华北电力大学 | 一种柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法 |
| CN109888749B (zh) * | 2019-03-20 | 2021-04-09 | 国网冀北电力有限公司检修分公司 | 一种直流断路器控制方法及装置 |
| CN109888751B (zh) * | 2019-04-11 | 2021-02-12 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种特高压直流输电的直流过电压保护方法、装置、设备 |
| CN110071485B (zh) * | 2019-04-22 | 2021-09-07 | 国网冀北电力有限公司 | 一种适用于多端柔性变电站的保护配置方法 |
| CN110068758B (zh) * | 2019-04-22 | 2021-08-03 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 柔性直流换流阀监测诊断系统 |
| CN109980595B (zh) * | 2019-05-07 | 2021-10-08 | 华北电力大学（保定） | 一种确定柔性直流电网在双极短路下故障切除时间的方法 |
| CN110221169B (zh) * | 2019-05-21 | 2022-03-22 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种直流电网短路电流试验装置及方法 |
| CN110212502B (zh) * | 2019-06-20 | 2023-12-29 | 国网冀北电力有限公司检修分公司 | 一种换流阀保护方法和系统 |
| CN112165069A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-01-01 | 苏州润迈德医疗科技有限公司 | 保护电路及其使用方法及冠状动脉分析系统 |
| CN111555334A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-08-18 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种高压直流电缆的主动放电方法、控制装置及电子设备 |
| CN111682510A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-18 | 天津大学 | 用于对称单极直流微网接地故障的先切除后隔离保护方法 |
| CN111697543B (zh) * | 2020-05-19 | 2022-07-22 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种多vsc并联结构的直流输电系统闭锁方法 |
| CN111917108B (zh) * | 2020-07-13 | 2022-07-22 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 直流电网系统故障的多重防线控制方法及直流电网系统 |
| CN112202153B (zh) * | 2020-10-20 | 2023-08-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多端直流输电系统闭锁控制方法、装置、终端及介质 |
| CN112564062B (zh) * | 2020-11-25 | 2023-04-14 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种多端混合直流输电线路的电荷量纵联保护方法 |
| CN113203899A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-03 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于故障录波的换流站故障判别系统及方法 |
| CN113300339B (zh) * | 2021-05-28 | 2024-02-02 | 国网冀北综合能源服务有限公司 | Ac/dc变流器直流短路故障快速恢复装置、及方法 |
| CN114362098B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-12-15 | 上海电力大学 | 一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法 |
| CN114400634A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-26 | 北京四方继保工程技术有限公司 | 一种行波阻抗保护的方法及系统 |
| CN118137436B (zh) * | 2024-05-08 | 2024-07-23 | 昆明理工大学 | 一种远距离交流输电线路反时限后备保护方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185285A (zh) * | 2011-04-18 | 2011-09-14 | 中国电力科学研究院 | 一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法 |
| CN103414172A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-11-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种柔性直流输电换流站及故障控制方法 |
| CN103427412A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种多端柔性直流输电系统及故障控制方法 |
-
2015
- 2015-07-17 CN CN201510421542.0A patent/CN104953568B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185285A (zh) * | 2011-04-18 | 2011-09-14 | 中国电力科学研究院 | 一种柔性直流输电系统换流阀保护配置方法 |
| CN103414172A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-11-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种柔性直流输电换流站及故障控制方法 |
| CN103427412A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种多端柔性直流输电系统及故障控制方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109541392A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-29 | 天津大学 | 一种适用于柔性直流输电系统的单端故障测距方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104953568A (zh) | 2015-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104953568B (zh) | 一种柔性直流输电系统的故障保护方法 | |
| RU2740012C1 (ru) | Продольный компенсатор и способ управления | |
| Leterme et al. | Classification of fault clearing strategies for HVDC grids | |
| Leterme et al. | Designing for high-voltage DC grid protection: Fault clearing strategies and protection algorithms | |
| US10923906B2 (en) | Fault switch configuration and clearing method in flexible DC converter station | |
| EP2856590B1 (en) | Method of fault clearance | |
| CN106936121B (zh) | 一种以直流断路器为主的直流线路故障隔离和重合闸策略 | |
| CN104242265B (zh) | 一种直流配电网全固态直流断路器 | |
| US8803358B2 (en) | HVDC switchyard and an HVDC switchyard system | |
| CN110024245B (zh) | 用于控制允许在网络中传输直流电并同时保护所述网络免受短路故障的影响的设施的方法 | |
| WO2018218713A1 (zh) | 一种具有自适应限流能力的直流固态断路器及其控制方法 | |
| WO2018052067A1 (ja) | 直流送電システム | |
| US10951034B2 (en) | Protection for an HVDC network | |
| CN106532757A (zh) | 双极柔性直流输电系统及其换流站、换流站的控制方法 | |
| CN106505529A (zh) | 一种智能变电站低压母线保护方法 | |
| CN103545798A (zh) | 一种振荡闭锁中故障开放元件的距离保护方法 | |
| CN105529681A (zh) | 低压不接地系统的漏电保护回路及实现方法 | |
| Mokhberdoran et al. | Unidirectional protection strategy for multi-terminal HVDC grids | |
| CN106899010A (zh) | 一种考虑断线故障的零序保护方法 | |
| Leterme et al. | Fast breaker failure backup protection for HVDC grids | |
| CN103545787A (zh) | 统一电能质量控制器的保护系统及其保护控制方法 | |
| CN113162000B (zh) | 一种改进的自适应限流直流固态断路器及其控制方法 | |
| JP7181760B2 (ja) | 交直変換所の保護制御装置、直流送電システムの保護制御システム、並びに交直変換所の保護制御方法 | |
| CN105207185A (zh) | 可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法 | |
| CN105606917B (zh) | 同塔双回直流工程回内联跳相关功能试验研究方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170818 Address after: 510640 Guangdong City, Tianhe District Province, No. five, road, public education building, unit 371-1, unit 2401 Applicant after: Guangdong Gaohang Intellectual Property Operation Co., Ltd. Address before: 450000 room 222-15, No. 1356 East Road, Zhengzhou Economic & Technological Development Zone, Henan, China Applicant before: Henan Hang Zhi patent Services Co., Ltd |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xia Qing Inventor after: Wang Xiaoxia Inventor after: Shao Xiangbin Inventor after: Zhou Peng Inventor after: Zhu Xiaomei Inventor before: Ma Xinpan |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170824 Address after: Hailing Phoenix Road 225300 Jiangsu city of Taizhou province 2-102 Applicant after: Jiangsu Xuemei Refrigeration Equipment Co., Ltd. Address before: 510640 Guangdong City, Tianhe District Province, No. five, road, public education building, unit 371-1, unit 2401 Applicant before: Guangdong Gaohang Intellectual Property Operation Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |