CN111987706B - 一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法 - Google Patents

一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种限流型可控避雷器，所述限流型可控避雷器由第一避雷器与可变避雷器串联构成,所述可变避雷器由第二避雷器与旁路支路并联构成；本发明还涉及包括上述限流型可控避雷器的换流器、输电系统以及控制方法，可以快速准确的定位单极接地故障点，并快速隔离故障点，极大的提高了直流输电系统运行可靠性。

Description

一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法
技术领域
本发明属于电力电子应用领域，具体涉及一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法。
背景技术
柔性直流输电系统采用模块化多电平换流器，具有对器件一致触发动态均压要求低、扩展性好、输出电压波形品质高、开关频率低、运行损耗低等诸多优点，但其缺点也十分明显，一旦发生线路短路故障，将很快影响到直流输电网络和交流网络，通过换流器停机的方式也无法切除故障。尤其对于单极直流输电系统，发生单相接地故障后，故障电流并不存在流通路径，难以根据故障电流判定故障点的位置。对于多端柔性直流输电系统，一旦发生单极接地故障，系统中所有换流器的非故障极的对地电压变为原来的2倍，对系统中设备的绝缘造成不利影响，如不及时切除故障，可能导致设备绝缘击穿，由于无法判定故障点的位置，无法快速准确的切除故障，所有换流站只能停止运行，但停止运行后，也只能通过人工方式寻找故障点，重启系统需要很长时间。专利201310370589.X一种多端柔性直流输电系统及故障控制方法提出采用非线性电阻方式，在发生单相接地故障时，限制非接地极的对地电压，仅仅是出于一种保护的手段，且非线性电阻的动作电压是固定不变的，而且精度不高，如果取值过小，可能导致误动作，频繁误动作会影响设备寿命；动作电压取值过大，如取额定值的1.8倍，非线性电阻动作后，电压仍然过高，设备绝缘同样会受到影响，且此时故障电流仍然不明显，在实际的工程应用中存在诸多问题。专利 201710862244.4一种直流断路器的过电压保护电路及方法，该专利使用了可控避雷器，将可控避雷器布置在直流开关的附近，是用来限制直流开关分断造成的过电压，但由于没有为可控避雷器配置限流单元，在直流开关分断过程中，换流器耐受长时间过电流，容易造成设备损坏；且该专利中可控避雷器在投入时，旁路开关直接闭合，会在可控避雷器固定部分的两端产生瞬时过电压，从而产生较大的冲击电流，一方面该冲击电流影响设备寿命，另一方面增加了避雷器的设计容量，成本大幅增加。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法，通过限流型可控避雷器的动作，实现故障电流的主动控制，一方面使差动保护准确检测出故障位置，能够迅速切除故障；另一方面把短路故障电流转换为经过限流后的过流电流，实现对设备可靠保护。
本发明具体技术方案如下：
所述限流型可控避雷器由第一避雷器与可变避雷器串联构成,所述可变避雷器由第二避雷器与旁路支路并联构成；所述旁路支路为以下三种组合方式的任意一种：
a)由第一旁路开关与第一限流单元串联构成，所述第一限流单元由第二旁路开关与限流器件相互并联构成；所述限流器件包含电阻、电感或电阻与电感的组合；
b)由第一旁路开关与第二限流单元串联构成，所述第二限流单元包含隔离变压器、桥式电路以及储能元件，所述隔离变压器的原边引出作为第二限流单元的连接端口，隔离变压器的副边与桥式电路的交流侧连接，桥式电路的直流侧连接储能元件；所述桥式电路实现交直流变换；
c)由第一旁路开关构成。
其中，所述第一旁路开关、第二旁路开关为由功率半导体器件构成的固态开关或快速机械开关。
其中，所述第一避雷器的动作电压大于直流侧输出额定对地电压。
本发明还提供一种包含所述限流型可控避雷器的换流器，包括交直流变换器，交直流变换器将交流变换为直流，引出端分别定义为直流侧输出正极、直流输出负极；所述换流器包含两个限流型可控避雷器、所述两个限流型可控避雷器的一端分别连接直流侧输出正极、直流输出负极，另一端接地；
其中，所述换流器还包含控制器以及两个电压互感器，所述两个电压互感器分别检测直流侧输出正极、直流输出负极的对地电压，获得的电压信号上送给控制器。
其中，所述交直流变换器包含三相六桥臂，每个桥臂由至少一个含有功率半导体器件的子模块串联构成。
本发明还提供一种包含上述换流器的输电系统，所述换流器的数量为N，N为大于等于1的整数；所述N个换流器通过直流传输线连接。
其中，所述直流传输线上配置有2M个直流开关，M为大于等于1的整数。
其中，所述直流开关配置电流检测单元，可检测流过电流的大小和方向。
其中，所述直流开关配置通讯单元，彼此之间可交互数据，并与换流器的控制器之间建立通讯。
本发明还包括限流型可控避雷器的控制方法：
(1)当旁路支路的组合方式为a时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，第二旁路开关保持处于闭合状态，闭合第一旁路开关；
步骤2：当收到限流指令时，分开第二旁路开关，将限流器件投入；
步骤3：当收到限流返回指令时，闭合第二旁路开关，将限流器件退出；
步骤4：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关。
(2)当旁路支路的组合方式为b时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，闭合第一旁路开关；
步骤2：收到限流指令时，桥式电路解锁进入逆变模式，输出反向电压，限制流过第一避雷器的电流；
步骤3：当收到限流返回指令时，桥式电路切换到旁路模式；
步骤4：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关，桥式电路闭锁。
(3)当旁路支路的组合方式为c时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，闭合第一旁路开关；
步骤2：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关。
本发明还提供一种包含上述输电系统的控制方法：
步骤1：非接地极的电压互感器检测到电压升高，判断接地故障发生；
步骤2：换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器动作，使其第一避雷器两端电压升高，限制非接地极的过电压；
步骤3：根据故障电流的大小和方向判断故障点，向相邻两个直流开关发出跳闸命令；
步骤4：向换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器发出限流指令，使第一限流单元或第二限流单元投入，限制流过第一避雷器的电流；
步骤5：分断故障点相邻的直流开关；
步骤6：非接地极的电压互感器检测到电压恢复正常或故障电流清除后，限流型可控避雷器动作返回，系统恢复正常运行。
本发明所述一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明设计的带有限流型可控避雷器的换流器，采用可控避雷器配置在换流器的直流输出正极和负极，限流型可控避雷器由两部分构成，在系统未发生故障时，通过控制旁路开关分开，两个避雷器均投入回路，限流型可控避雷器的动作电压为两个避雷器的电压之和，确保不会误动，同时在雷击时，确保有效限制雷电过电压；当发生单极接地故障时，利用电压互感器检测到非接地极的对地电压上升到原来的2倍，此时，控制限流型可控避雷器动作，相当于减小了限流型可控避雷器的对地电压，确保将换流器对地电压限制在安全范围，同时，在限流型可控避雷器动作后，相当于提供了一个小阻值的接地电阻，在接地极和非接地极之间构建了故障电流的流通回路，可检测该故障电流的方向和幅值，为故障的定位提供了依据。
(2)本发明采用限流型可控避雷器，与常规可控避雷器相比，第二避雷器(即避雷器的可变部分)在投切时，可通过限流单元限制投切过程中由于端电压突变产生的过电流，减少切换冲击，可以增加避雷器的使用寿命；同时，当需要限制电流时，可再次将限流单元主动投入，限流单元的投入，使限流型可控避雷器第一避雷器(即避雷器的固定部分) 承受电流减小，有利于降低避雷器的容量选型，降低成本。同时，通过对限流单元的投退控制，实际上就是将故障电流转化为可控的过流电流，使该过流电流在满足保护选择性的前提下，确保了设备的安全，可以根据实际电流情况选择性的投入限流单元，控制灵活。
(3)本发明设计的包含限流型可控避雷器的输电系统，该系统还包含直流开关，通过可控避雷器动作，提供故障电流，根据电流差动保护的原理，可定位故障发生的直流传输线，确定故障线路后可通过直流开关分断故障电流，将故障切除，在多端柔性直流输电系统中，切除故障后，其他换流器还可以连续运行，减小了系统停电范围，极大的提高了系统可靠性。
(4)本发明设计的包含限流型可控避雷器的换流器，限流型可控避雷器可以与换流器一体化设计，一方面提供了对换流站中价值最高的换流器的就近保护，另一方面简化了换流站系统设计，减小了总占地面积。
附图说明
图1是本发明一种限流型可控避雷器的第一实施例；
图2是本发明一种限流型可控避雷器的第二实施例；
图3是本发明一种限流型可控避雷器的第三实施例；
图4是本发明包含限流型可控避雷器的换流器的结构示意图；
图5是本发明换流器中的交直流变换器的结构示意图；
图6是本发明含有限流型可控避雷器换流器的输电系统实施例一的结构示意图；
图7是本发明含有限流型可控避雷器换流器的输电系统实施例二的结构示意图；
图8是本发明含有限流型可控避雷器换流器的输电系统实施例二的故障电流回路图；
其中，1.限流型可控避雷器；2.旁路支路；3.第一避雷器；4.第二避雷器；5.第一旁路开关；6、第二旁路开关；7、限流器件；8、隔离变压器；9、桥式电路；10、储能元件； 20、交直流变换器；D1～D4,直流开关。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提供一种限流型可控避雷器1，所述限流型可控避雷器由第一避雷器3与可变避雷器串联构成,所述可变避雷器由第二避雷器4与旁路支路2并联构成；
所述旁路支路为以下三种组合方式的任意一种：
a)如图1所示，由第一旁路开关5与第一限流单元串联构成，所述第一限流单元由第二旁路开关6与限流器件7相互并联构成；所述限流器件包含电阻、电感或电阻与电感的组合；
b)如图2所示，由第一旁路开关与第二限流单元串联构成，所述第二限流单元包含隔离变压器8、桥式电路9以及储能元件10，所述隔离变压器的原边引出作为第二限流单元的连接端口，隔离变压器的副边与桥式电路的交流侧连接，桥式电路的直流侧连接储能元件；所述桥式电路实现交直流变换；
c)如图3所示，由第一旁路开关构成。
其中，所述第一旁路开关、第二旁路开关为由功率半导体器件构成的固态开关或快速机械开关。在本实施例中第一旁路开关为快速机械开关。
其中，所述第一避雷器的动作电压大于直流侧输出额定对地电压。即限流型可控避雷器在未动作时，总的动作电压门槛值大于直流对地电压额定值，避免出现误动的情况。
如图4所示，本发明还提供一种包含所述限流型可控避雷器的换流器，包括交直流变换器20，交直流变换器将交流变换为直流，引出端分别定义为直流侧输出正极、直流输出负极；所述换流器包含两个限流型可控避雷器、所述两个限流型可控避雷器的一端分别连接直流侧输出正极、直流输出负极，另一端接地；
其中，所述换流器还包含控制器以及两个电压互感器PT，所述两个电压互感器分别检测直流侧输出正极、直流输出负极的对地电压，获得的电压信号上送给控制器。
如图5所示，所述交直流变换器包含三相六桥臂，每个桥臂由至少一个含有功率半导体器件的子模块串联构成。在本实施例中，每个子模块为由两个功率半导体器件以及直流电容构成的半桥子模块。
本发明还提供一种包含上述换流器的输电系统，所述换流器的数量为N，N为大于等于1的整数；所述N个换流器通过直流传输线连接。
其中，所述直流传输线上配置有2M个直流开关，M为大于等于1的整数。
其中，所述直流开关配置电流检测单元，可检测流过电流的大小和方向。
其中，所述直流开关配置通讯单元，彼此之间可交互数据，并与换流器的控制器之间建立通讯。
如图6所示，为本发明输电系统当N＝2时的一种实施例，两个换流器(换流1与换流器2)通过直流传输线连接，直流传输线两端装有直流开关。
如图7所示，为本发明输电系统当N＝3时的一种实施例，换流器1与换流器2通过直流传输线连接，换流器1与换流器2也通过直流传输线连接，直流传输线两端装有直流开关。
本发明还包括限流型可控避雷器的控制方法：
(1)当旁路支路的组合方式为a时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，第二旁路开关保持处于闭合状态，闭合第一旁路开关；
步骤2：当收到限流指令时，分开第二旁路开关，将限流器件投入；
步骤3：当收到限流返回指令时，闭合第二旁路开关，将限流器件退出；
步骤4：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关。
(2)当旁路支路的组合方式为b时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，闭合第一旁路开关；
步骤2：收到限流指令时，桥式电路解锁进入逆变模式，输出反向电压，限制流过第一避雷器的电流；
步骤3：当收到限流返回指令时，桥式电路切换到旁路模式；
步骤4：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关，桥式电路闭锁。
(3)当旁路支路的组合方式为c时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：当收到动作指令时，闭合第一旁路开关；
步骤2：当收到动作返回指令时，分开第一旁路开关。
本发明还提供一种包含上述输电系统的控制方法：
步骤1：非接地极的电压互感器检测到电压升高，判断接地故障发生；
步骤2：换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器动作，使其第一避雷器两端电压升高，限制非接地极的过电压；
步骤3：根据电流检测单元中获得的故障电流的大小和方向判断故障点，向相邻两个直流开关发出跳闸命令；
步骤4：向换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器发出限流指令，使第一限流单元或第二限流单元投入，限制流过第一避雷器的电流；
步骤5：分断故障点相邻的直流开关；
步骤6：非接地极的电压互感器检测到电压恢复正常或故障电流清除后，限流型可控避雷器动作返回，系统恢复正常运行。
在本实施例中，如图8所示，为本发明输电系统当N＝3时，换流器1与换流器2通过直流传输线连接，换流器1与换流器3也通过直流传输线连接，共同为直流负荷供电，直流侧正极对地额定电压为+200kV，直流侧负极对地额定电压为-200kV，在本实施例中，限流型可控避雷器的第一避雷器的动作电压门槛值设计为240kV，第二避雷器的动作电压门槛值设计为160kV，在系统正常运行时，第一避雷器与第二避雷器的总动作电压门槛为 400kV，远大于额定值200kV，避免误动，当换流器1与换流器2之间的正极传输线发生单相接地故障时，所有换流器的负极对地电压翻倍，上升到400kV，此时，负极PT检测到电压上升后上送控制系统，控制系统向各个站的限流型可控避雷器发出动作指令。
在本实施例中限流型可控避雷器的旁路支路为组合方式a，第一限流单元由带有反并联二极管的IGBT与电阻并联构成，当收到动作指令后：
第一旁路开关闭合，由于第一避雷器两端承受电压上升为400kV,第一避雷器开始吸收能量，流过电流上升，电流值取决于避雷器的端电压，在本实施例中，在400kV时，电流可达到10kA。相当于此时避雷器的等效电阻约为40Ω。
将限流电阻投入，相当于等效电阻为80Ω，将电流限制到5kA。
即相当于产生了一个5kA的故障电流到故障点，故障电流分别为I1,I2,I3,如图7所示，断路器D1可检测到来自换流器1和换流器3的故障电流，方向为流出换流器1的方向，D2可检测到来自换流器2的故障电流，方向为流出换流器2的方向；D3和D4可检测到来自换流器3的故障电流，方向为流入换流器1的方向；根据电流方向，可判断出故障点应在换流器1与换流器2之间，根据故障定位，可通过分开断路器D1和D2将故障点切除，换流器1与换流器3之间仍然可以维持正常运行。
在故障点切除后，收到返回指令时，分开第一旁路开关，限流型可控避雷器恢复第一避雷器与第二避雷器相互串联的模式。
从本实施例中可以看出，当直流输电系统中发生单相接地故障时，现有技术方案难以准确定位故障，换流器1,2,3全部停机，此时直流负荷停电。采用本发明专利方案，可以定位故障，将故障切除，此时直流负荷不会停电，可大大缩小停电范围。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种输电系统的控制方法，所述输电系统包括换流器，所述换流器的数量为N，N为大于等于1的整数；所述N个换流器通过直流传输线连接；
所述换流器包括交直流变换器，交直流变换器将交流变换为直流，引出端分别定义为直流侧输出正极、直流输出负极；其特征在于：所述换流器包含两个限流型可控避雷器、所述两个限流型可控避雷器的一端分别连接直流侧输出正极、直流输出负极，另一端接地；所述限流型可控避雷器由第一避雷器与可变避雷器串联构成,所述可变避雷器由第二避雷器与旁路支路并联构成；所述旁路支路为以下任意一种：
a)由第一旁路开关与第一限流单元串联构成，所述第一限流单元由第二旁路开关与限流器件相互并联构成；所述限流器件包含电阻、电感或电阻与电感的组合；
b)由第一旁路开关与第二限流单元串联构成，所述第二限流单元包含隔离变压器、桥式电路以及储能元件，所述隔离变压器的原边引出作为第二限流单元的连接端口，隔离变压器的副边与桥式电路的交流侧连接，桥式电路的直流侧连接储能元件；所述桥式电路实现交直流变换；
其特征在于，当输电系统的直流传输线的正极或负极发生单相接地故障时，所述方法包括如下步骤：
步骤1：非接地极的电压互感器检测到电压升高，判断接地故障发生；
步骤2：换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器动作，使其第一避雷器两端电压升高，限制非接地极的过电压；
步骤3：根据故障电流的大小和方向判断故障点，向相邻两个直流开关发出跳闸命令；
步骤4：向换流器中与非接地极连接的限流型可控避雷器发出限流指令，使第一限流单元或第二限流单元投入，限制流过第一避雷器的电流；
步骤5：分断故障点相邻的直流开关；
步骤6：非接地极的电压互感器检测到电压恢复正常或故障电流清除后，限流型可控避雷器动作返回，系统恢复正常运行。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述限流型可控避雷器的所述第一旁路开关、第二旁路开关为由功率半导体器件构成的固态开关或快速机械开关。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述限流型可控避雷器的所述第一避雷器的动作电压大于直流侧输出额定对地电压。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述换流器还包含控制器以及两个电压互感器，所述两个电压互感器分别检测直流侧输出正极、直流输出负极的对地电压，获得的电压信号上送给控制器。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述换流器的所述交直流变换器包含三相六桥臂，每个桥臂由至少一个含有功率半导体器件的子模块串联构成。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述输电系统的所述直流传输线上配置有2M个直流开关，M为大于等于1的整数。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述输电系统的所述直流开关配置电流检测单元，检测流过电流的大小和方向。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述直流开关配置通讯单元，彼此之间交互数据，并与换流器的控制器之间建立通讯。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112688288A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 对称双极柔性直流输电系统子模块过电压控制保护方法
CN113013860B (zh) * 2021-03-29 2024-02-06 西安西电电力系统有限公司 换流阀过电压抑制方法及装置
CN113595039B (zh) * 2021-06-07 2023-09-12 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种特高压换流站故障的隔离控制方法、介质及系统
CN113612469B (zh) * 2021-07-27 2024-02-09 许继集团有限公司 一种电子开关可控自恢复电路的阻抗匹配装置
CN113777458A (zh) * 2021-08-12 2021-12-10 长江存储科技有限责任公司 一种测试结构及测试系统
CN114629120B (zh) * 2021-11-24 2024-08-09 国网青海省电力公司 一种配电网合环控制系统及保护方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106711943A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中电普瑞科技有限公司 一种分布式串联耦合潮流控制器的保护装置及方法
CN108092236A (zh) * 2017-11-29 2018-05-29 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2040163A1 (en) * 1990-06-21 1991-12-22 Vasu H. Tahiliani Protective device for temporary system overvoltages
US7245473B2 (en) * 2003-09-30 2007-07-17 Prelec Michael L Switchable lightning arrester system
US8643995B2 (en) * 2009-08-31 2014-02-04 Abb Technology Ag Method and a device for overvoltage protection, and an electric system with such a device
CN107611937B (zh) * 2017-09-21 2020-03-20 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流断路器的过电压保护电路及方法
CN109672160A (zh) * 2018-11-20 2019-04-23 清华大学 特高压变电站雷电侵入过电压的限制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106711943A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中电普瑞科技有限公司 一种分布式串联耦合潮流控制器的保护装置及方法
CN108092236A (zh) * 2017-11-29 2018-05-29 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种统一潮流控制器的过电压保护配置系统

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