CN109119975B - 一种直流系统及其启动过程的断路器的失灵保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流系统及其启动过程的断路器的失灵保护方法，失灵保护方法为：在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。本发明所提供的技术方案，在对网侧断路器失灵保护判断时，采用网侧连接换流阀的线路的电流值作为电流判据，解决采用引线串上电流值作为电流判据时，由于电流互感器变比较大而采集小电流值时精度不足导致的断路器失灵保护无法动作的问题。
Description
技术领域
本发明属于直流电网保护控制技术领域，具体涉及一种直流系统及其启动过程的断路器的失灵保护方法。
背景技术
目前交流配电系统面临着线路损耗大、电压瞬时跌落、电压波动、电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题，迫切需要改变现有的配网结构。
直流配电网是相对于交流配电网而言的，为负荷提供电能的是直流母线，直流负荷可以直接由直流母线供电，而交流负荷需要经过逆变设备后供电，如果负荷中直流负荷比例较大，直流配电将会有较大优势。直流配电网具有线损小，可靠性高、无需相频控制、接纳分布式电源能力强等优点，并且不存在交流配电系统中存在的电能质量问题，因此直流配电技术逐渐受到国内外学者的广泛关注。
柔性直流系统是直流配电网的一种，其中包括换流阀，换流阀的交流侧通过相应的断路器连接交流电网，将交流电网输送过来的交流电转化为直流电后再输入到柔性直流系统中。由于柔性直流系统启动时需要对电容器进行预充电，所以在柔性直流系统的不控整流充电回路中设置了启动回路。启动回路通常设置在网侧连接换流阀的线路上，即启动电路的其中一端连接网侧，另一端连接换流阀。启动回路包括启动电阻，启动电阻并联有旁路开关，当柔性直流系统启动时旁路开关打开，启动电阻使降低充电时在回路元件上产生的冲击电流及冲击电压，在充电结束后旁路开关闭合，启动电阻被旁路，柔性直流系统正常工作。
当直流系统中没有设置启动回路时，网侧断路器开关失灵保护采用引线串上电流互感器电流作为判据，如果换流阀的阀侧出现接地故障，则换流阀网侧的断路器处会产生较大的电流，所以当该网侧断路器的电流大于阈值且存在失灵开入信号时，断路器失灵保护动作，跳开与失灵断路器处于同一线路的断路器，实现对直流系统的保护。
在直流系统中设置有启动回路时，在直流系统启动的过程中，当启动回路连接换流阀的一侧或者换流阀出现接地故障时，由于启动电阻的阻值通常比较大，所以此时的接地故障相当于高阻接地故障，网侧的断路器不会产生较大的电流，而断路器处设置的电流互感器变比较大导致精度很差，无法检测到该电流，所以网侧断路器失灵保护采用引线串上电流互感器所检测到的电流(即网侧线路的电流)作为判据，断路器失灵保护无法动作。
发明内容
本发明提供一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，用于解决现有技术中由于启动电阻的存在而导致断路器失灵保护无法动作的问题；相应的，本发明还提供了一种直流系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，包括如下步骤：
在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；
当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；
检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。
进一步的，检测启动电阻的电流值，将其作为换流阀网侧的电流值。
一种直流系统，包括启动回路，联结变压器，换流阀和断路器；启动回路包括启动电阻，启动电阻并联有旁路开关；启动回路一端连接断路器，另一端连接联结变压器的其中一侧，联结变压器的另一侧连接换流阀；还包括电流互感器，电流互感器设置在换流阀的网侧，用于检测换流阀网侧的线路的电流值；
在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；
当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；
检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。
进一步的，所述电流互感器设置在启动回路中，与启动电阻串联；检测启动电阻的电流值，将其作为换流阀网侧的电流值。
本发明的有益效果是：本发明所提供的技术方案，当启动回路的电阻工作时，如果阀侧出现接地故障，相当于高阻接地故障，故障电流过小，此时网侧断路器失灵保护判断采用网侧连接换流阀的线路的电流值作为电流判据，解决采用引线串上电流值作为电流判据时，由于电流互感器变比较大而采集小电流值时精度不足导致的断路器失灵保护无法动作的问题。
附图说明
图1为系统实施例中柔性直流系统的结构示意图；
图2为系统实施例中启动回路的结构示意图；
图3为系统实施例中断路器失灵的判断逻辑图。
具体实施方式
本发明提供一种直流系统及其启动过程中的保护方法，用于解决现有技术中由于启动电阻的存在而导致断路器失灵保护无法动作的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，包括如下步骤：
在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；
当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；
检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
系统实施例：
本实施例提供一种直流系统，是在并网侧设有启动回路的柔性直流系统，网侧断路器失灵保护判断采用网侧连接换流阀的线路的电流值作为电流判据，解决采用引线串上电流值作为电流判据时，电流互感器变比较大而采集小电流值精度不足导致的断路器失灵保护无法动作的问题。
本实施例所提供的直流系统，其结构原理如图1所示，其中包括启动回路，启动回路的结构如图2所示，包括一个启动电阻R，启动电阻R并联有旁路开关K0，并且还设有用于检测启动电阻R电流的电流互感器T，该电流互感器T为高精度电流互感器，能够检测到较小的电流值。
启动回路的阀侧连接柔性直流系统的换流阀，网侧连接交流电网，交流电网连接启动回路网侧的线路上设置有断路器K1和断路器K2。
当柔性直流系统启动时，断路器K1和断路器K2闭合，旁路开关K0断开，此时对柔性直流系统中的电容器进行预充电，避免回路元件上产生冲击电流和冲击电压；当柔性直流系统中的电容充电完成时，将旁路开关K0闭合，此时柔性直流系统进入正常工作状态。
当柔性直流系统处于正常工作状态时，如果换流阀的阀侧出现接地故障，联结变压器保护或直流保护动作，向断路器K1和断路器K2发送跳闸的控制指令，使柔性直流系统与交流电网分开。如果向断路器K1和断路器K2下发保护指令后，仍能检测到断路器K1有较大的电流流过，则说明断路器K1拒动，保护失灵，需要断开与断路器K1相邻的断路器；对于断路器K2的失灵判断与断路器K1相同。
如果在对柔性直流系统中电容器充电时，启动电路的阀侧出现短路接地故障时，由于启动电阻的阻值较大，相当于高阻接地故障，故障电流过小，如果网侧断路器失灵保护判断仍采用引线串上电流值作为电流判据时，电流互感器变比较大而采集小电流值精度不足，会导致断路器的失灵保护无法动作。
本实施例所提供的直流系统，其启动过程中的网侧断路器失灵保护如图3所示，在失灵开入投入的情况下，在对柔性直流系统中电容器充电时，当换流阀的阀侧出现故障，且联结变压器保护动作或直流保护动作后，采用启动电阻R处设置的电流互感器T检测启动电阻R上的电流值是否大于设定电流值；如果大于，则判断为断路器K1或断路器K2的动作失灵；然后通过检测断路器K1和断路器K2的状态信息，判断出具体是断路器K1失灵还是断路器K2失灵(其中断路器K1为边开关，断路器K2为中开关)；当判断出失灵的断路器后，执行该断路器的失灵保护。
方法实施例：
本实施例提供一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，与上述系统实施例中一种直流系统启动过程中断路器的失灵保护方法相同，在系统实施例中已经对该方法做了详细介绍，这里不多做说明。
Claims (4)
1.一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；
当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；
检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。
2.根据权利要求1所述的一种直流系统启动过程的断路器的失灵保护方法，其特征在于，检测启动电阻的电流值，将其作为换流阀网侧的电流值。
3.一种直流系统，包括启动回路，联结变压器，换流阀和断路器；启动回路包括启动电阻，启动电阻并联有旁路开关；启动回路一端连接断路器，另一端连接联结变压器的其中一侧，联结变压器的另一侧连接换流阀；其特征在于，还包括电流互感器，电流互感器设置在换流阀的网侧，用于检测换流阀网侧的线路的电流值；
在直流系统启动过程中，控制启动回路中的启动电阻工作；
当检测到换流阀的阀侧出现接地故障时，断开换流阀网侧的断路器；
检测换流阀网侧的电流值，如果换流阀网侧的电流值大于设定值且存在失灵开入信号，则判断为断路器动作失灵。
4.根据权利要求3所述的一种直流系统，其特征在于，所述电流互感器设置在启动回路中，与启动电阻串联；检测启动电阻的电流值，将其作为换流阀网侧的电流值。
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