CN206211516U - 基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统 - Google Patents
基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种柔性直流换流站保护系统冗余技术，特别是一种基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，其结构要点在于，保护装置A、保护装置B和保护装置C为相同的配置的三套保护装置，逻辑装置A和逻辑装置B的配置均为三取二逻辑电路；三套保护装置各自的第一输出端分别连接到逻辑装置A上，第二输出端分别连接到逻辑装置B上，而逻辑装置A和逻辑装置B则分别与第一断路器线圈和第二断路器线圈连接，同时三套保护装置各自的第三输出端分别连接测控装置A中三取二逻辑电路的三个输入端。优点在于：大大提升大容量柔性直流输电系统保护系统的选择性、灵敏性、可靠性和速动性，为柔性直流换流站安全、稳定运行提供技术保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种柔性直流换流站保护系统冗余技术，特别是一种基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统。
背景技术
与传统高压直流输电对比，大容量柔性直流输电是采用全控型半导体器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)作为交、直流输电转换的换流阀，由于IGBT换流阀本身过流能力较差，为避免电流过大或急速上升造成对柔性直流换流站高压电气设备特别是对价格昂贵IGBT换流阀器件的损坏，大容量柔性直流换流站保护系统是保障大容量柔性直流输电系统运行安全性、可靠性的关键技术，因此提升大容量柔性直流换流站保护系统的技术性能是至关重要的。
国内已建成和投运的小容量柔性直流输电试点工程保护系统的设备冗余情况包括：（1）对于电压等级低、输电容量小的柔性直流输电工程，控制保护对象相对简单，控制保护系统设备采用保护测控一体化装置，控制保护系统双重化冗余配置；（2）对于部分规模相对大的柔性直流输电工程，其控制系统和保护系统设备独立配置，保护系统按双重化冗余配置。双重化配置的主保护、后备保护的直流电源、采样值输入回路、开关量输入、开出和远方信号传输通道等彼此完全独立，如附图1所示，并且双重化配置的保护系统每套保护出口只作用于断路器的一组跳闸线圈，是完全双重化冗余的概念。
对于小容量的柔性直流输电工程，其保护系统采用双重化配置的冗余原则设计，虽然保护系统设备数量相对较少，投资也较少，但在实际工程应用中，特别是针对高电压、输送容量大的柔性直流输电系统，双重化冗余方案的柔性直流换流站保护系统难以满足系统防误动和防拒动的可靠性性能要求。
发明内容
本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够提高保护系统灵敏性、稳定性和可靠性、确保系统安全可靠动作的基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统。
本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：
基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，包括有保护装置A、保护装置B和测控装置A，其结构要点在于，还包括有保护装置C、逻辑装置A和逻辑装置B，其中保护装置A、保护装置B和保护装置C为相同的配置的三套保护装置，逻辑装置A和逻辑装置B的配置均为三取二逻辑电路；三套保护装置各自的第一输出端分别连接到逻辑装置A上，第二输出端分别连接到逻辑装置B上，而逻辑装置A和逻辑装置B则分别与第一断路器线圈和第二断路器线圈连接；测控装置A中具有三取二逻辑电路，三套保护装置各自的第三输出端分别连接测控装置A中三取二逻辑电路的三个输入端，而测控装置A的输出端则与柔性直流换流站的换流阀控制装置连接。
所述三取二逻辑电路是指电路具有三个信号接入端，当其中任意的两个接入端同时接收到信号，则可以触发逻辑电路输出信号。因此，逻辑装置A和逻辑装置B均分别与三套保护装置连接，当三套保护装置中的其中两套保护装置同时动作，此时两套逻辑装置中至少有一套会输出控制信号，触发断路器线圈跳闸以保护系统。同样的，测控装置A也是接收来自三套保护装置中至少两套保护装置的信号，才会发出触发信号，实现对换流阀的闭锁控制。
本实用新型采用了三重化保护配置，通过双重化的三取二选择逻辑装置输出保护动作信号，实现跳换流变开关的功能，每套三取二装置跳闸动作出口只作用于双跳闸线圈断路器的一组线圈；同样通过三取二逻辑电路实现对IGBT换流阀阀控系统进行阀组闭锁。正常运行工况下，每套保护装置送出至三取二逻辑装置和测控装置的信息均为数字量，正常时只要两套以上保护有同一类型的保护动作时，三取二逻辑装置才会动作出口跳断路器。这样，三重化冗余方案的每重保护装置通过独立的“三取二”逻辑装置动作出口，三套保护中有两套相同类型保护动作被判定为正确的动作行为，才允许出口闭锁或跳闸，这样既减少测量问题造成的保护系统误动，也要保证在发生故障时保护系统不会拒动，大大提升大容量柔性直流输电系统保护系统的选择性、灵敏性、可靠性和速动性，为柔性直流换流站安全、稳定运行提供技术保障。
在此基础上，当设备异常或需要检修维护时，三套保护系统中有一套保护退出运行时，可短时采用二取一保护逻辑；当三套保护中由两套保护退出运行后，可短时采取一取一保护逻辑；当三套保护系统全部退出运行后，IGBT换流阀闭锁，输电系统停运。由此使得三取二冗余设计的大容量柔性直流换流站保护系统比双重化设计方案的保护系统运行维护方式更加灵活多样，可短时采用二取一保护逻辑或一取一保护逻辑，避免输电系统由于部分设备故障或检修造成的不必要停电情况。
还包括有测控装置B，其同样具有三取二逻辑电路，三套保护装置各自的第四输出端分别连接测控装置B中三取二逻辑电路的三个输入端，而测控装置B的输出端则与柔性直流换流站的换流阀控制装置连接。
除了保护跳闸外，保护闭锁同样采用双重化三取二逻辑选择方案，可以进一步提升大容量柔性直流输电系统保护系统的选择性、灵敏性、可靠性和速动性，为柔性直流换流站安全、稳定运行提供技术保障。
所述三套保护装置通过高速光纤LAN网分别与逻辑装置A、逻辑装置B、测控装置A以及测控装置B连接。
保护装置与三取二装置逻辑装置、测控装置均采用高速光纤进行连接通信，设备间接线简单方便，通过高速光纤LAN网传输信号，不仅解决了判据传输的时延性问题，还大大提高了信号传输的可靠性和抗干挠能力。
综上所述，本实用新型提供了一种由三重化保护装置A\B\C、双重化三取二逻辑装置A/B及高速光纤LAN网等设备构成的大容量柔性直流换流站保护系统，通过三取二逻辑装置输出保护动作跳闸信号，实现跳换流变开关的功能，通过测控装置三取二逻辑出口实现跳换流变开关、直流闭锁等其它功能。这种三重化保护配置、三取二跳闸逻辑出口冗余设计的大容量柔性直流换流站保护系统是实现即能防止误动又能防止拒动、保障正确跳闸的一种完善逻辑设计技术。本提案的设计技术方案为大容量柔性直流输电系统出现故障或异常情况时保护系统能够准确的动作出口和及时停运直流系统提供了较为成熟可靠的设计原则和技术方案，也为大容量柔性直流输电系统提供更加灵活多样的运维方式，为柔性直流换流站的安全、稳定运行提供可靠的技术保障。
附图说明
图1为本实用新型背景技术所述大容量柔性直流换流站保护系统的结构示意图；
图2为本实用新型所述基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统的结构示意图；
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。
具体实施方式
最佳实施例：
参照附图2，基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，包括有保护装置A、保护装置B、保护装置C、逻辑装置A、逻辑装置B、测控装置A和测控装置B，其中保护装置A、保护装置B和保护装置C为相同的配置的三套保护装置，逻辑装置A和逻辑装置B的配置均为三取二逻辑电路；测控装置A和测控装置B中均具有三取二逻辑电路。三套保护装置各自的第一输出端分别连接到逻辑装置A上，第二输出端分别连接到逻辑装置B上，而逻辑装置A和逻辑装置B则分别与第一断路器线圈1和第二断路器线圈2连接。三套保护装置各自的第三输出端分别连接测控装置A中三取二逻辑电路的三个输入端，第四输出端分别连接测控装置B中三取二逻辑电路的三个输入端，而测控装置A和测控装置B的输出端则分别与柔性直流换流站的换流阀控制装置连接。上述各个设备之间的连接是通过高速光纤LAN网完成的，实现高速连接通信。
三重化配置的直流保护系统通过双重化的三取二选择逻辑装置输出保护动作信号，实现跳换流变开关的功能，每套三取二逻辑装置跳闸动作出口只作用于双跳闸线圈断路器的一组线圈；另外通过测控装置实现跳换流变开关、直流闭锁等其它功能，保护系统出口闭锁阀是通过双重化测控装置一一对应作用于双重化的IGBT换流阀阀控系统进行阀组闭锁。同时，在控制系统的主机中也考虑集成设计有三取二的逻辑电路，实现三取二逻辑功能，在保护动作后，如极端情况下冗余的三取二装置出口未能跳开换流变开关，控制系统的主机也能完成跳换流变开关，大大提高了控制保护系统的可靠性。
本实用新型未述部分与现有技术相同。
Claims (3)
1.基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，包括有保护装置A、保护装置B和测控装置A，其结构要点在于，还包括有保护装置C、逻辑装置A和逻辑装置B，其中保护装置A、保护装置B和保护装置C为相同的配置的三套保护装置，逻辑装置A和逻辑装置B的配置均为三取二逻辑电路；三套保护装置各自的第一输出端分别连接到逻辑装置A上，第二输出端分别连接到逻辑装置B上，而逻辑装置A和逻辑装置B则分别与第一断路器线圈和第二断路器线圈连接；测控装置A中具有三取二逻辑电路，三套保护装置各自的第三输出端分别连接测控装置A中三取二逻辑电路的三个输入端，而测控装置A的输出端则与柔性直流换流站的换流阀控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，其特征在于，还包括有测控装置B，其同样具有三取二逻辑电路，三套保护装置各自的第四输出端分别连接测控装置B中三取二逻辑电路的三个输入端，而测控装置B的输出端则与柔性直流换流站的换流阀控制装置连接。
3.根据权利要求1所述的基于三取二冗余跳闸逻辑的大容量柔性直流换流站保护系统，其特征在于，所述三套保护装置通过高速光纤LAN网分别与逻辑装置A、逻辑装置B、测控装置A以及测控装置B连接。
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