CN107748324A - 一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法及系统。为了保护换流阀和直流断路器，直流断路器还未分断电流就因换流阀闭锁而开始衰减，无法验证直流断路器保护分断功能。本发明的方法包括如下步骤：分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。本发明保证了直流断路器先保护分断，换流阀再闭锁，验证了直流断路器的保护分断功能。
Description
技术领域
本发明涉及直流断路器领域，具体地说是一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法及系统。
背景技术
混合式直流断路器应用于柔性直流输电系统可快速隔离直流侧故障，实现故障后的快速重启动，提高系统的运行灵活性，因此具有广阔的发展前景。混合式直流断路器具有控制分断和保护分断两种分断模式，保护分断时间明显短于控制分断时间。直流线路故障时采用的是保护分断模式。
混合式直流断路器主要由3条并联支路构成，分别为主支路、转移支路和耗能支路，如图1所示，主支路用于导通系统负荷电流，由快速机械开关和少量全桥模块串联构成；转移支路用于分断系统短路故障电流，由多级全桥模块串联构成；耗能支路用于吸收系统短路电流并抑制分断过电压，由避雷器组构成。其工作原理为：稳态运行时，系统负荷电流经主支路导通；当发生直流短路故障时，主支路全桥模块中IGBT关断，电流向转移支路转移；主支路电流迅速下降直至为零，此时分断主支路的快速机械开关，待快速机械开关打开足够开距，闭锁转移支路，使得短路电流向转移支路全桥模块电容充电，直流断路器两端电压迅速升高；当直流断路器两端电压达到避雷器保护水平时，短路电流全部转移至耗能支路，避雷器吸收故障系统电感储存能量直至电流过零，完成故障电流分断和故障点隔离。为延长快速机械开关寿命，混合式直流断路器具有控制分断和保护分断两种分断模式，保护分断时从主支路IGBT闭锁到转移支路IGBT闭锁历时3ms，控制分断时从主支路IGBT闭锁到转移支路IGBT闭锁历时6ms。
流过混合式直流断路器的电流必须要大于一定值才能执行保护分断。这是因为当主支路IGBT分断时，流过的电流向主支路电容充电，当主支路电容电压超过转移支路IGBT的导通压降时（由于转移支路串联模块数较多，转移支路IGBT的导通压降并不小），流过主支路的电流才能转移至转移支路，此时主支路电流为0，机械开关才可以无流分断。如果流过直流断路器的电流过小（<Ic，Ic为可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流，单位为A），那么主支路电容电压由0充至转移支路IGBT导通压降的时间较长，若采用保护分断模式会造成快速机械开关有流分断，损坏机械开关。
高压大容量混合式直流断路器厂内单体分断电流测试借助于脉冲电源，在脉冲电流期间进行分断。受制于脉冲电源的容量限制，厂内单体分断电流测试的电压无法达到工程现场的水平，并且脉冲电流宽度很窄，无法观察混合式直流断路器分断电流的整个过程。
为了保护换流阀(由于直流断路器的转移支路闭锁后相当于串联入一个小电容，线路电感与电容产生震荡，导致一端直流侧电压出现尖峰)和直流断路器，通常在检测到故障或者直流断路器保护分断信号之后，马上闭锁。从极控检测到保护分断信号到换流阀闭锁需要约1ms，而直流断路器从产生保护分断信号到转移支路闭锁的时间为3ms，因此直流断路器还未分断电流就因换流阀闭锁而开始衰减，无法验证直流断路器独立快速分断电流的逻辑，需要在控保程序中加入单独针对验证直流断路器快速分断电流逻辑的测试程序。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法，以验证直流断路器的保护分断功能。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法，包括如下步骤：
1）根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A；
2）通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力；
3）分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；
4）为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；
5）极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；
6）观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。
本发明的另一目的是提供一种混合式直流断路器的保护分断电流试验系统，包括：
最小电流值确定模块：根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A；
延迟时间确定模块：通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力；
换流站启动模块：分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；
保护分断信号发送模块：为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；
换流阀闭锁模块：极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；
试验波形确认模块：观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。
本发明具有以下有益效果：本发明保证了直流断路器先保护分断，换流阀再闭锁，验证了直流断路器的保护分断功能。
附图说明
图1为现有混合式直流断路器的构成框图；
图2为现有两端柔性直流输电系统的结构示意图；
图3为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
如图3所示的一种混合式直流断路器的保护分断电流试验方法，包括如下步骤：
1）根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A。
2）通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力。
3）分别启动两端柔性直流输电系统（如图2所示）两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic。
4）为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号。
5）极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀。
6）观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在3ms内可靠分断电流。
实施例2
本实施例提供一种混合式直流断路器的保护分断电流试验系统，包括：
最小电流值确定模块：根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A；
延迟时间确定模块：通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力；
换流站启动模块：分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；
保护分断信号发送模块：为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；
换流阀闭锁模块：极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；
试验波形确认模块：观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.混合式直流断路器的保护分断电流试验方法，包括如下步骤：
1）根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A；
2）通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力；
3）分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；
4）为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；
5）极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；
6）观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。
2.一种混合式直流断路器的保护分断电流试验系统，包括：
最小电流值确定模块：根据直流断路器主支路和转移支路的特性，确定可实现保护分断的流过直流断路器的最小电流值Ic，单位为A；
延迟时间确定模块：通过理论分析以及仿真试验确定直流断路器保护分断之后闭锁换流阀的延迟时间t，单位为ms，以验证直流断路器快速分断电流的能力；
换流站启动模块：分别启动两端柔性直流输电系统两侧的两个换流站，为保证直流断路器的保护分逻辑可靠出口，流过直流断路器的电流需大于等于Ic；
保护分断信号发送模块：为保证直流断路器先于换流阀动作，由直流断路器模拟故障进行保护分断，并向极控发送保护分断信号；
换流阀闭锁模块：极控接收到直流断路器保护分断信号之后，延时t以后闭锁换流阀；
试验波形确认模块：观察直流断路器和换流阀的试验波形，确认两者之间的配合是否正确及直流断路器能否在规定时间内可靠分断电流。
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