CN114069570B - 模块化多电平换流器的保护配置方法及配置装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供模块化多电平换流器的保护配置方法及配置装置。所述模块化多电平换流器的保护配置方法包括：保护三取二元件接收来自于通信光纤的所述模块化多电平换流器的换流阀的保护调制信号；基于所述保护调制信号确定闭锁换流阀动作指令调制信号；输出所述闭锁换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
Description
技术领域
本申请涉及电动系统柔性直流输电技术领域，具体涉及模块化多电平换流器的保护配置方法及配置装置。
背景技术
柔性直流输电系统采用电压源换流器，可以独立调节有功和无功的输出，提高交流系统的输电能力，易于构成多端直流输电系统，在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电以及交流系统互联等应用领域，具有明显的竞争力。
随着电力电子器件和控制技术的进步，柔性直流输电系统容量和电压等级越来越高。为了实现大容量功率输送的要求，需要增加子模块数量以提高其电压等级，但过多子模块级联增加阀控设备控制难度，因此采用双极结构形式，在减少单个换流单元子模块级联数目的同时达到同样传输功率的目的，成为一种可行选择。
而双极柔性直流输电系统结构中性母线接地，换流器阀区或者极母线或者直流线路发生接地故障时，与中性母线接地点形成回路，流过极大的桥臂电流，容易损坏换流阀。为了保护换流阀，必须配置不同原理的桥臂电流检测保护，作出正确的保护动作，避免换流阀发生损坏。另外一方面需要根据不同保护类型设置高频闭锁通道，实现换流阀快速闭锁。
发明内容
本申请实施例提供一种模块化多电平换流器的保护配置方法，包括：通过三组通信光纤接收所述模块化多电平换流器的换流阀的三组保护调制信号，每种所述保护调制信号是对所述换流阀的六个桥臂的同类保护信号进行调制形成的；基于三组所述保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号；输出所述换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
根据一些实施例，每组所述保护调制信号包括临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号的至少一种。
根据一些实施例，所述通信光纤包括三根单独高频信号光纤或一根高频通信光纤。
根据一些实施例，所述通信光纤包括三根单独高频通信光纤时，所述基于三组所述保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号，包括：基于三组所述保护调制信号分别确定保护判断结果；如果三组保护判断结果中有两组所述保护判断结果相同，则基于相同的所述判断结果确定所述换流阀动作指令调制信号。
根据一些实施例，所述通信光纤包括一根高频通信光纤且每组所述保护调制信号包括两种以上所述保护调制信号时，所述基于三组所述保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号，包括：将所述保护调制信号解调成单独的各种所述保护调制信号；基于三组所述保护调制信号分别确定保护判断结果；如果三组保护判断结果中有两组所述保护判断结果相同，则基于相同的所述判断结果确定所述换流阀动作指令调制信号。
根据一些实施例，所述基于所述保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号，包括：基于所述临时性过流保护调制信号确定临时性闭锁换流阀指令；基于所述电流上升率保护调制信号或/和所述瞬时电流速断过流保护调制信号确定永久性闭锁换流阀指令。
根据一些实施例，所述保护调制信号包括5M/50k调制信号。
根据一些实施例，每个所述保护调制信号通过所述换流阀的六个桥臂电流取或获得，只要有一个桥臂电流触发相应的保护，就会产生对应的所述保护调制信号。
本申请实施例提供一种模块化多电平换流器的保护配置装置，包括三个信号处理器和一套保护三取二元件，所述三个信号处理器对所述模块化多电平换流器的换流阀的六个桥臂的同类保护信号进行调制形成三组保护调制信号；所述保护三取二元件包括信号采集单元、处理单元和控制单元，所述信号采集单元通过通信光纤接收来自于三个所述信号处理器的三组所述保护调制信号；所述处理单元基于三组所述保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号；所述控制单元输出所述换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
根据一些实施例，两套以上所述保护三取二元件输出结果取或。
本申请实施例提供的技术方案，采用信号处理器对模块化多电平换流器的换流阀的保护信号进行调制，通过高频光纤快速送到保护三取二元件，采用保护三取二元件进行保护信号确认，换流阀保护中配置了多种保护用高频光纤传送，保证在出现阀区接地故障的时候，模块化多电平换流器的子模块能够实现过流快速闭锁保护，避免因过流而损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种模块化多电平换流器的保护配置方法流程示意图。
图2是本申请实施例提供的一种模块化多电平换流器的保护配置装置示意图。
图3是本申请实施例提供的另一种模块化多电平换流器的保护配置装置示意图。
图4是本申请实施例提供的一种双极柔性直流输电系统拓扑示意图。
图5是本申请实施例提供的一种双极拓扑中单极的桥臂电流、直流侧电流示意图。
图6是本申请实施例提供的一种模块化多电平换流器的保护配置装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例提供的一种模块化多电平换流器的保护配置方法流程示意图。
模块化多电平换流器配置在双极柔性直流输电系统中，双极柔性直流输电系统拓扑示意图如图4所示。图4是上下两个极独立的三相换流桥结构，上面极1，下面极2，极1和极2的左侧为交流连接侧，右边是直流侧，中间是模块化多电平结构的三相整流桥拓扑结构，三相整流器结构中上下桥臂构成一相，一共是ABC三相，作用是把交流整流成直流。
双极拓扑中单极的桥臂电流、直流侧电流示意图如图5所示。图5双极拓扑中单极的桥臂电流、直流侧电流图，三相整流器结构中，上桥臂电流为IBPA，IBPB，IBPC，下桥臂电流为IBNA，IBNB，IBNC，右侧是直流侧，箭头表示直流电流方向标识。
模块化多电平换流器的保护配置方法流程包括以下步骤。
在S01中，保护三取二元件通过三组通信光纤接收模块化多电平换流器的换流阀的三组保护调制信号，每种保护调制信号是对换流阀的六个桥臂的同类保护信号进行调制形成的。
换流阀的六个桥臂的同类保护信号，经过取或处理及调制处理，形成保护调制信号，保护调制信号可以是5M/50k调制信号，也可以其他频率调制信号，并不以此为限。保护调制信号包括临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号的至少一种。
通信光纤包括三根单独高频信号光纤或一根高频通信光纤。通信光纤包括三根单独高频信号光纤的配置装置如图2所示。通信光纤包括一根单独高频信号光纤的配置装置如图3所示。
如图2所示，信号处理器VPRA1、VPRA2、VPRA3作为保护三取二元件的三个输入通道，同时采集传输了三组保护信号。临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号分别采用了单独高频信号光纤进行传输，总共采用三根单独高频信号光纤进行传输。
信号处理器VPRA1采用三根单独的高频信号光纤分别传输临时性过流保护调制信号A、电流上升率保护调制信号A、瞬时电流速断过流保护调制信号A到保护三取二元件的第一个输入通道。信号处理器VPRA2采用三根单独的高频信号光纤分别传输临时性过流保护调制信号B、电流上升率保护调制信号B、瞬时电流速断过流保护调制信号B到保护三取二元件的第二个输入通道。信号处理器VPRA3采用三根单独的高频信号光纤分别传输临时性过流保护调制信号C、电流上升率保护调制信号C、瞬时电流速断过流保护调制信号C到保护三取二元件的第三个输入通道。
三类保护动作分别采用单独高频信号的光纤送出，例如采用5M/5k高频调制信号时，输出5M信号表示换流器保护动作，输出50k表示换流器保护没有动作，每一类保护动作输出为高频调制信号。每套保护根据100k或者其他采样频率的桥臂电流瞬时值判断输出六个桥臂的过流保护信号，过流保护信号划分为以上三类保护动作，每个桥臂的过流保护信号有三类输出，每一类是对6个桥臂的判断结果“取或”后总输出。信号处理器VPRA1、VPRA2、VPRA3分别采集并形成了保护调制信号。
如图3所示，信号处理器VPRA1、VPRA2、VPRA3作为保护三取二元件的三个输入通道，同时采集传输了三组保护信号。临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号采用了一根单独高频信号光纤进行传输。
信号处理器VPRA1采用一根单独高频信号光纤同时传输临时性过流保护调制信号A、电流上升率保护调制信号A、瞬时电流速断过流保护调制信号A到保护三取二元件的第一个输入通道。信号处理器VPRA2采用一根单独高频信号光纤同时传输临时性过流保护调制信号B、电流上升率保护调制信号B、瞬时电流速断过流保护调制信号B到保护三取二元件的第二个输入通道。信号处理器VPRA3采用一根单独高频信号光纤同时传输临时性过流保护调制信号C、电流上升率保护调制信号C、瞬时电流速断过流保护调制信号C到保护三取二元件的第三个输入通道。
单根光纤中每一类保护动作输出为电平信号，每套保护根据100k或者其他采样频率的桥臂电流瞬时值判断输出六个桥臂的过流保护信号，过流保护信号划分为以上三类保护动作，每个桥臂的过流保护信号有三类输出，每一类是对6个桥臂的判断结果“取或”后总输出。每个保护调制信号通过换流阀的六个桥臂电流获得，只要有一个桥臂电流触发相应的保护，就会产生对应的保护调制信号。信号处理器VPRA1、VPRA2、VPRA3分别采集并形成了保护调制信号。
在S02中，保护三取二元件基于三组保护调制信号确定换流阀动作指令调制信号。
保护三取二元件通过三个输入高频通道正常与否，以及收到的三组保护调制信号进行逻辑判断。基于三组保护调制信号分别确定判断结果，如果三组保护调制信号有两组保护调制信号的判断结果相同，则确认保护调制信号有效，基于两组相同的判断结果确定换流阀动作指令调制信号。换流阀动作指令调制信号包括临时性闭锁换流阀指令和永久性闭锁换流阀指令。
判断方式是在三个输入高频通道通信正常情况下，三个相同类别输入信号中出现两个有效时，认为总输入有效，输出闭锁换流阀高频信号，否则不输出闭锁换流阀高频信号。最终的高频信号为5M/50k或者其他高频信号。三取二元件也可以根据输入高频通道正常与否切换成二取一或者一取一。
基于临时性过流保护调制信号确定临时性闭锁换流阀指令。基于电流上升率保护调制信号或/和瞬时电流速断过流保护调制信号确定永久性闭锁换流阀指令。
在S03中，保护三取二元件输出换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
Claims (7)
1.一种模块化多电平换流器的保护配置方法，包括：
通过三组通信光纤接收所述模块化多电平换流器的换流阀的三组保护调制信号，每种所述保护调制信号是对所述换流阀的六个桥臂的同类保护信号进行调制形成的，其中：
所述通信光纤包括三根单独高频信号光纤或一根高频通信光纤；
每组所述保护调制信号包括临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号的至少一种；
基于三组所述保护调制信号确定闭锁换流阀动作指令调制信号，包括：
基于所述临时性过流保护调制信号确定临时性闭锁换流阀指令；
基于所述电流上升率保护调制信号或/和所述瞬时电流速断过流保护调制信号确定永久性闭锁换流阀指令；
输出所述闭锁换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
2.如权利要求1所述的模块化多电平换流器的保护配置方法，其中，所述通信光纤包括三根单独高频通信光纤时，所述基于三组所述保护调制信号确定闭锁换流阀动作指令调制信号，包括：
基于三组所述保护调制信号分别确定保护判断结果；
如果三组保护判断结果中有两组所述保护判断结果相同，则基于相同的所述判断结果确定所述闭锁换流阀动作指令调制信号。
3.如权利要求1所述的保护配置方法，其中，所述通信光纤包括一根高频通信光纤且每组所述保护调制信号包括两种以上所述保护调制信号时，所述基于三组所述保护调制信号确定闭锁换流阀动作指令调制信号，包括：
将所述保护调制信号解调成单独的各种所述保护调制信号；
基于三组所述保护调制信号分别确定保护判断结果；
如果三组保护判断结果中有两组所述保护判断结果相同，则基于相同的所述判断结果确定所述闭锁换流阀动作指令调制信号。
4.如权利要求1所述的模块化多电平换流器的保护配置方法，其中，所述保护调制信号包括5M/50k调制信号。
5.如权利要求1所述的模块化多电平换流器的保护配置方法，其中，每个所述保护调制信号通过所述换流阀的六个桥臂电流取或获得，只要有一个桥臂电流触发相应的保护，就会产生对应的所述保护调制信号。
6.一种模块化多电平换流器的保护配置装置，包括：
三个信号处理器，对所述模块化多电平换流器的换流阀的六个桥臂的同类保护信号进行调制形成三组保护调制信号；
至少一套保护三取二元件，包括：
信号采集单元，通过通信光纤接收来自于三个所述信号处理器的三组所述保护调制信号，其中：
所述通信光纤包括三根单独高频信号光纤或一根高频通信光纤；
每组所述保护调制信号包括临时性过流保护调制信号、电流上升率保护调制信号、瞬时电流速断过流保护调制信号的至少一种；
处理单元，基于三组所述保护调制信号确定闭锁换流阀动作指令调制信号，包括：
基于所述临时性过流保护调制信号确定临时性闭锁换流阀指令；
基于所述电流上升率保护调制信号或/和所述瞬时电流速断过流保护调制信号确定永久性闭锁换流阀指令；
控制单元，输出所述闭锁换流阀动作指令调制信号到换流阀控制系统。
7.如权利要求6所述的模块化多电平换流器的保护配置装置，其中，两套以上所述保护三取二元件输出结果取或。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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