CN109546643A - 一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，根据实际冷却塔故障风机数量得出实际阀冷交换热量，进而得出阀冷理论交换热量满足的直流负荷最大值，并通过阀冷控制系统输出直流负荷最大值到阀组控制系统，进而根据实际直流负荷值与直流负荷最大值比较，启动极控制系统进行限制保护。本申请能够根据换流站阀冷系统冷却设备故障状态自动判断当前负荷下阀冷交换热量是否满足换流阀损耗散热的要求，进而及时向控制系统发出直流负荷限制信号。提高了直流控制系统的自动化水平，避免由于运行人员处理不当导致直流系统强迫停运，减少不必要的经济损失。

Description

一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法
技术领域
本发明涉及过载保护限制技术，具体涉及一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法。
背景技术
内冷却系统的主要组成部分有补水箱、膨胀水箱，过滤器等构成。其中的内冷却水有塔顶经过各个管道流入阀塔内部对换流阀的各个电子元器件进行水冷却，包括其中的可控硅、阻尼电阻、阳极电抗器等。在带走热量后，进入冷却塔与外冷水进行热交换后流入膨胀水箱。外冷却系统主要由喷淋泵、水池、风机等组成。外冷水主要是喷淋水池中的水，由喷淋泵抽到塔顶喷淋，然后与塔内蛇管中的内冷水进行热交换，然后流回至喷淋水池。内冷却系统和外冷却系统组合成整个完全密闭式的换流阀冷却系统，从物理上相连，水路上相通，相互影响，从而保证整个系统的正常运行。
当控制系统判定阀冷系统冷却设备无冗余时，将把直流负荷限制在额定负荷及以下。但是，当阀冷系统多组冷却设备不可用时，控制系统无法自动将直流负荷限制在合适的范围内；此外，换流阀及阀冷系统说明书也未说明需要降低直流负荷的数值，运行人员只能凭经验进行处理。若运行人员未及时恢复冷却设备运行或降低直流负荷，将导致阀冷系统内冷水温度过高跳闸，造成严重的直流负荷损失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能根据阀冷系统中设备损坏情况进行阀冷系统冷却能力过低限负荷保护的基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法：
S1：根据阀冷系统的额定阀冷交换热量P与冷却塔故障情况求出阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc；
S2：根据阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc求出该实际阀冷交换热量Pvc满足的直流负荷最大值Ilim_vc；
S3：若当前直流负荷大于Ilim_vc，则通过极控制系统的负荷限制功能降低直流负荷，直至直流负荷降至Ilim_vc的水平。
进一步地，步骤S1中，若冷却塔的全部风机均故障且2台喷淋泵均故障，则Po＝0MW；若风机故障数量为m’且喷淋泵故障数量少于2时，则单台的冷却塔阀冷交换热量Po＝P-P*70％*m’/m，实际阀冷交换热量Pvc＝Po1+Po2+······+Pon，其中，P为单台冷却塔额定交换热量，m为风机数量，n为冷却塔编号。
进一步地，所述Ilim_vc的求得方式为Ilim_vc＝2*10-10Pvc 4-10-6Pvc 3+0.0021Pvc 2+0.1367Pvc-3.847。上述公式可通过不同直流负荷下的换流阀损耗计算数据拟合得到，忽略阀厅环境温度的影响，换流阀损耗可近似等于阀冷交换热量，不同的换流站可根据技术参数进行调整。
进一步地，所述风机或喷淋泵与系统连接时，其常开接点旁串联有保护常开接点，其常闭接点并联有保护常闭接点。
进一步地，当前直流负荷大于Ilim_vc时，进行延迟计算，经过时间后，再进行下一步动作，其中Tin_warn为阀冷系统内冷水进阀温度高告警值，Tin为阀冷系统内冷水进阀温度。使其既能保证保护在一定时间范围内动作，又为运行人员预留处理故障的时间，提高保护动作的可靠性。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本申请设计的基于阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护，能够根据换流站阀冷系统冷却设备故障状态自动判断当前负荷下阀冷交换热量是否满足换流阀损耗散热的要求。当检测换流站阀冷系统冷却能力不足时，及时向控制系统发出直流负荷限制信号，提高直流控制系统的自动化水平，避免由于运行人员处理不当导致直流系统强迫停运，弥补了阀冷系统多个冷却设备故障下如何降低直流负荷的技术空开，减少不必要的经济损失，同时，对高压直流输电工程的设计亦有一定的借鉴和参考价值。
附图说明
图1为基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法的示意图；
图2为风机或喷淋泵与系统连接接点的示意图；
图3为保护延时流程示意图；
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法：
S1：根据阀冷系统的额定阀冷交换热量P与冷却塔故障情况求出阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc；
S2：根据阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc求出该实际阀冷交换热量Pvc满足的直流负荷最大值Ilim_vc；
S3：若当前直流负荷大于Ilim_vc，则通过极控制系统的负荷限制功能降低直流负荷，直至直流负荷降至Ilim_vc的水平。
根据实际闭式冷却塔测量结果，以某±800kV换流站为例，阀冷系统共配置3组冷却塔及相应的喷淋水泵，单组冷却塔冷却能力应至少为1110MW，才能满足2组冷却塔情况下直流系统额定负荷运行的要求，因此单组冷却塔的额定阀冷交换热量P为1110MW。换流站阀冷系统冷却塔为闭式冷却塔，正常运行情况下，冷却塔交换热量约70％为蒸发散热。当配置m台风机的冷却塔内m’台风机故障时，相应的冷却塔蒸发热量减少为P-P*70％*m’/m；单组冷却塔配置一主一备的喷淋泵，当2台喷淋泵同时故障时，才会导致冷却塔无喷淋水，所以在不考虑空气冷却的情况下，冷却塔失去所有冷却能力。
因此得出，若冷却塔的全部风机均故障且2台喷淋泵均故障，则Po＝0MW；若风机故障数量为m’且喷淋泵故障数量少于2时，则单台的冷却塔阀冷交换热量Po＝P-P*70％*m’/m，实际阀冷交换热量Pvc＝Po1+Po2+······+Pon，其中，P为单台冷却塔额定交换热量，m为风机数量，n为冷却塔编号。进一步求得Pvc＝Po1+Po2+······+Pon。最后，通过公式求得Ilim_vc＝2*10-10Pvc 4-10-6Pvc 3+0.0021Pvc 2+0.1367Pvc-3.847，以得出其极控制系统的开启条件。即，若某±800kV换流站内3组冷却塔均故障1台风机，则P1＝P2＝P3＝1110-1110*70％＝333MW，Pvc＝P1+P2+P3＝999MW，Ilim_vc＝1430.7166，因此当当前直流负荷大于该值时，便会启动极控制系统进行降负荷。
其中，直流负荷最大值Ilim_v的公式可通过不同直流负荷下的换流阀损耗计算数据拟合得到，忽略阀厅环境温度的影响，换流阀损耗可近似等于阀冷交换热量，不同的换流站可根据技术参数进行调整
而在风机与喷淋泵与系统连接时，如图2所示，常开接点采用2个常开接点串联的方式连接，常闭接点采用2个常闭接点并联的方式连接。这样在潮湿情况下，能防止单一接点异常导致阀冷系统工况判断不正确，进而导致保护开启，影响正常运行。
而为了保证保护在一定时间范围内动作，又为运行人员预留处理故障的时间，提高保护动作的可靠性，当阀冷系统失去全部冷却能力时，内冷水进阀温度上升速率一般为0.75～1.25℃/min。如图3所示，保护延时由保护动作时刻内冷水进阀温度高告警定值与保护动作时刻的进阀温度锁存值差值决定，经与1.25℃/min的速率相除得到保护动作延时。此外，增加内冷水进阀温度达到进阀温度高告警定值的与条件，只有阀冷控制系统发进阀温度高告警时才开放保护出口，因此在当前直流负荷大于Ilim_vc时，进行延迟计算，经过时间后，再进行下一步动作，其中Tin_warn为阀冷系统内冷水进阀温度高告警值，Tin为阀冷系统内冷水进阀温度。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，其特征在于：
S1：根据阀冷系统的额定阀冷交换热量P与冷却塔故障情况求出阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc；
S2：根据阀冷系统的实际阀冷交换热量Pvc求出该实际阀冷交换热量Pvc满足的直流负荷最大值Ilim_vc；
S3：若当前直流负荷大于Ilim_vc，则通过极控制系统的负荷限制功能降低直流负荷，直至直流负荷降至Ilim_vc的水平。
根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，其特征在于：步骤S1中，若冷却塔的全部风机均故障且2台喷淋泵均故障，则Po＝0MW；若风机故障数量为m’且喷淋泵故障数量少于2时，则单台的冷却塔阀冷交换热量Po＝P-P*70％*m’/m，实际阀冷交换热量Pvc＝Po1+Po2+······+Pon，其中，P为单台冷却塔额定交换热量，m为风机数量，n为冷却塔编号。
2.根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，其特征在于：所述Ilim_vc的求得公式为Ilim_vc＝2*10-10Pvc 4-10-6Pvc 3+0.0021Pvc 2+0.1367Pvc-3.847。
3.根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，其特征在于：所述风机或喷淋泵与系统连接时，其常开接点旁串联有保护常开接点，其常闭接点并联有保护常闭接点。
4.根据权利要求1所述的基于换流站阀冷系统冷却能力的直流负荷限制保护方法，其特征在于：当前直流负荷大于Ilim_vc时，进行延迟计算，经过时间后，再进行下一步动作，其中Tin_warn为阀冷系统内冷水进阀温度高告警值，Tin为阀冷系统内冷水进阀温度。
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