CN105048487B - 一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法及其装置，借助旁路断路器特性，利用旁路断路器开断时间短的特点，在大地回线转金属回线操作过程中，先闭合旁路断路器，再断开金属回线转换断路器，实现大地回线和金属回线之间的快速切换。

Description

一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转 换的方法及其装置

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法。

背景技术

直流输电系统有多种运行方式，包括双极运行，单极大地回线运行，单极金属回线运行。当直流某一极进行检修或发生故障时，另一极就可以通过单极大地回线运行方式继续运行，这大大提高了直流输电系统的可靠性。但长期的大地回线运行存在以下缺点：

(1)直流电流经交流系统变压器中性点流入变压器，使变压器产生直流偏磁，严重影响变压器的正常运行；

(2)过大的入地电流将对沿途的金属构件、管道等产生腐蚀作用；

(3)过大的入地电流将对接地极附近的生态环境造成影响。

所以，为了降低因故障造成的单极大地回线方式运行时间，减小对系统及生态的影响，故障情况下，单极大地回线自动转单极金属回线运行方式在直流输电系统中是非常重要的。同时在无接地极或接地极不可用的情况下，当发生单极闭锁时，则必须快速完成单极大地回线到单极金属回线的转换。

现有的大地转金属方案需要利用金属回线用隔离开关来构成电流通路，由于隔离开关的动作速度慢，合闸与分闸时间均为秒级，难以实现大地回线与金属回线的快速转换。在转换的过程中，将有较大的入地电流，对周围电力设备以及接地极附近的生态环境造成不良的影响。在无接地极或接地极不可用的情况下，如果无法实现大地回线到金属回线的快速转换，将造成双极闭锁，降低系统的可靠性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对直流输电工程中发生单极停运时，需要实现大地回线到金属回线的转换这一问题，提供了一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，以提高直流输电工程的系统可靠性和稳定性，减小入地电流对周围电力设备及生态环境的影响。

为了达到上述目的，本发明提出的解决方法是，提供了一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，所述直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或两端以上的换流站，每一所述换流站直流侧包含中性母线开关、金属回线转换断路器、金属回路用隔离开关、金属回路开关和旁路断路器；其中,在大地回线与金属回线快速转换过程包括以下步骤：

S1，闭合送端和受端的所述旁路断路器，以使得一路电流流经接地极线路，另一路电流通过所述旁路断路器流经直流极线；

S2，断开所述金属回线转换断路器，以使得电流仅经直流极线；

S3，闭合闭锁极的所述金属回路用隔离开关，且闭合送端的所述金属回路开关，以使得电流经过闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关之后，再流向直流极线；

S4，断开所述旁路断路器。

作为优选方案的，在S1之前，进一步存在以下步骤：S01，当因故障或检修发生单极闭锁后，需判断是否允许进行大地回线与金属回线的快速转换，若允许，则进入快速转换流程。

作为优选方案的，在S1之前，进一步存在以下步骤：S02，断开送端和手段的换流变进线断路器。

作为优选方案的，所述的单十二脉动直流输电系统是指单十二脉动高压直流输电系统。

本发明的目的还在于提供一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的转置，所述单十二脉动直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或两端以上的换流站，每一所述换流站直流侧包括：连接于大地回线的极1的金属回线之间的、串联的极1的旁路断路器和极1的中性母线开关；连接于大地回线的极2的金属回线之间的、串联的极2旁路断路器和极2的中性母线开关；金属回线转换断路器，设置在大地回线上；金属回路开关，设置在金属回线转换断路器与极1的中性母线开关、极2的中性母线开关之间；在极1设置有极1的金属回路用隔离开关，且金属回路开关通过极1的金属回路用隔离开关与极1的金属回线连接；在极2设置有极2的金属回路用隔离开关，且金属回路开关通过极2的金属回路用隔离开关与极2的金属回线连接；其中,在大地回线与金属回线快速转换过程之中，当送端和受端的所述旁路断路器在闭合状态，使得一路电流流经大地回线，另一路电流通过所述旁路断路器流经金属回线；当所述金属回线转换断路器在断开状态，使得电流仅经金属回线；当闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关在闭合状态，且所述旁路断路器在断开状态，使得电流经过闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关之后，再流向金属回线。

本发明兼顾高压直流输电系统的特点，借助高压直流输电系统的旁路开关，通过简单的操作步骤，实现大地回线到金属回线的快速转换，大大减小直流电流入地时间。

本发明利用旁路断路器，进行快速大地转金属方式运行，可以大大减少直流电流入地的时间，减小对周围设施的影响。同时在无接地极或接地极不可用的情况下，可提高系统的可靠性，减少双极闭锁的概率，增加系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法的操作流程示意图；

图2为本发明的单十二脉动直流输电系统中单极故障闭锁后电流通路的示意图；

图3为本发明的单十二脉动直流输电系统中两站旁路断路器闭合后电流通路示意图；

图4为本发明的单十二脉动直流输电系统中金属回线转换断路器断开后电流通路示意图；

图5为本发明的单十二脉动直流输电系统中大地回线到金属回线的转换全部完成后的最终电流通路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本发明提出的一种直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法进行详细说明。

本实施例是针对单十二脉动高压直流输电系统，该直流输电系统包括借助直流线路连接的两端及两端以上的换流站,每个换流站直流侧包含中性母线开关HSNBS、金属回线转换断路器MRTB、金属回路用隔离开关、金属回路开关MRS和旁路断路器BPS等。

为了实现大地回线到金属回线的快速转换，本发明的直流输电系统采用以下步骤：

S01，当因故障或检修发生单极闭锁(本实施例之中为极1闭锁，即极1为闭锁极)后，直流电流依序经过中性母线开关HSNBS、金属回线转换断路器MRTB以及接地极线路(接地极线路即是大地回线)，最后入地，如图2所示；此时，需判断是否允许进行大地回线与金属回线的快速转换，若允许，则进入快速转换流程；

S02，断开送端和受端的换流变进线断路器(未图示)，此时需要保证站间通讯正常，若无通信，则需要根据电气量判断，这样，快速性比较难保证；

S1，闭合送端和受端的所述旁路断路器，以使得一路电流流经接地极线路，另一路电流通过极1的所述旁路断路器BPS流经直流极线(直流极线即是金属回线，在附图之中简单标注为“极线”)；换而言之，直流电流在接地极线路和直流极线之间进行重新分配，如图3所示；

S2，断开所述金属回线转换断路器MRTB，以使得电流仅经直流极线；换而言之，待电流重新分配后，直流电流依序经极1的中性母线开关HSNBS，极1的旁路断路器BPS流向极1的直流极线，完成大地回线到金属回线的快速转换，如图4所示；

S3，闭合极1的所述金属回路用隔离开关，且闭合送端的所述金属回路开关，以使得电流经过闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关之后，再流向直流极线；

S4，断开极1的所述旁路断路器，此时，直流电流依序经中性母线开关HSNBS、金属回路开关MRS以及闭锁极金属回路用隔离开关流向闭锁极直流极线。应当理解的是，此时，还需断开高低压阀组旁路断路器、金属回线转换断路器的隔离开关。至此，大地回线到金属回线的转换全部完成，如图5所示。

如果在其他实施例之中，极2为闭锁极，大地回线与金属回线快速转换的方法类似，为本领域的普通技术人员所能依据本发明的实质精神进行类推。

本发明兼顾高压直流输电系统的特点，在高压直流输电系统中另外加入旁路断路器BPS，借助旁路断路器BPS，通过简单的操作步骤，实现大地回线到金属回线的快速转换，大大减小直流电流入地时间，减小对周围设施的影响。同时在无接地极或接地极不可用的情况下，可提高系统的可靠性，减少双极闭锁的概率，增加系统的稳定性。

以上所述实施例描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，所述单十二脉动直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或两端以上的换流站，其特征在于：

每一所述换流站直流侧包含中性母线开关、金属回线转换断路器、金属回路用隔离开关、金属回路开关和旁路断路器；其中,在大地回线与金属回线快速转换过程包括以下步骤：

S1，闭合送端和受端的所述旁路断路器，以使得一路电流流经接地极线路，另一路电流通过所述旁路断路器流经直流极线；

S2，断开所述金属回线转换断路器，以使得电流仅经直流极线；

S3，闭合闭锁极的所述金属回路用隔离开关，且闭合送端的所述金属回路开关，以使得电流经过闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关之后，再流向直流极线；

S4，断开所述旁路断路器。

2.根据权利要求1所述的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，其特征在于，在S1之前，进一步存在以下步骤：S01，当因故障或检修发生单极闭锁后，需判断是否允许进行大地回线与金属回线的快速转换，若允许，则进入快速转换流程。

3.根据权利要求1或2所述的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，其特征在于，在S1之前，进一步存在以下步骤：S02，断开送端和受端的换流变进线断路器。

4.根据权利要求3所述的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的方法，其特征在于，所述的直流输电系统是指单十二脉动高压直流输电系统。

5.一种利用权利要求1所述的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换方法的装置，所述单十二脉动直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或两端以上的换流站，其特征在于，每一所述换流站直流侧包括：

连接于大地回线的极1的金属回线之间的、串联的极1的旁路断路器和极1的中性母线开关；

连接于大地回线的极2的金属回线之间的、串联的极2旁路断路器和极2的中性母线开关；

金属回线转换断路器，设置在大地回线上；

金属回路开关，设置在金属回线转换断路器与极1的中性母线开关、极2的中性母线开关之间；

在极1设置有极1的金属回路用隔离开关，且金属回路开关通过极1的金属回路用隔离开关与极1的金属回线连接；

在极2设置有极2的金属回路用隔离开关，且金属回路开关通过极2的金属回路用隔离开关与极2的金属回线连接；

其中,在大地回线与金属回线快速转换过程之中，

当送端和受端的所述旁路断路器在闭合状态，使得一路电流流经大地回线，另一路电流通过所述旁路断路器流经金属回线；

当所述金属回线转换断路器在断开状态，使得电流仅经金属回线；

当闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关在闭合状态，且所述旁路断路器在断开状态，使得电流经过闭锁极的所述金属回路用隔离开关和送端的所述金属回路开关之后，再流向金属回线。

6.如权利要求5所述的单十二脉动直流输电系统中大地回线与金属回线快速转换的转置，其特征在于，所述的直流输电系统是指单十二脉动高压直流输电系统。