一種柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)及閥控閉鎖方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)及閥控閉鎖方法，屬于電力系統(tǒng)的柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性直流輸電的核心是全控型電力電子器件IGBT構(gòu)成的電壓源換流器，被稱為新型直流輸電技術(shù)，可以在輸送電能的同時獨立的調(diào)節(jié)無功功率，實現(xiàn)靈活潮流反轉(zhuǎn)，在新能源并網(wǎng)、孤島送電、大城市電力交易等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]柔性直流輸電換流站核心設(shè)備主要包括換流閥、閥控系統(tǒng)、極控系統(tǒng)等，如圖1所示。換流閥是完成直流與交流電變換的電力一次設(shè)備，由子模塊串聯(lián)組成，如圖2所示；極控系統(tǒng)主要完成換流站系統(tǒng)級的控制和保護，包括功率調(diào)節(jié)、直流電壓閉環(huán)控制、直流母線過壓保護、調(diào)制波的產(chǎn)生等，閥控設(shè)備是聯(lián)系極控系統(tǒng)和換流閥的中間環(huán)節(jié)，主要根據(jù)極控系統(tǒng)的調(diào)制波產(chǎn)生每一個子模塊的控制指令，完成子模塊控制指令的下發(fā)、子模塊狀態(tài)監(jiān)視等功能。正常情況下，閥控設(shè)備在每個控制周期內(nèi)都向所有子模塊下發(fā)控制指令，控制子模塊IGBT的開通關(guān)斷。當(dāng)閥控設(shè)備故障時，由于控制指令無法下發(fā)到子模塊，會導(dǎo)致子模塊處于不受控狀態(tài)，容易引起過流過壓等故障，從而導(dǎo)致子模塊損壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大量子模塊IGBT雪崩擊穿。
[0004]對于上述問題，現(xiàn)有技術(shù)一般將閥控系統(tǒng)設(shè)計為雙重冗余的兩個系統(tǒng)，如申請?zhí)枮?01310097775的專利文件，該專利文件公開了一種直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)，在主閥控設(shè)備出現(xiàn)故障時可切換至備用的閥控設(shè)備，通過這種方式雖然能夠提高換流閥的可靠性，降低子模塊損壞的概率，但是設(shè)置冗余的閥控設(shè)備一方面增加了成本，另一發(fā)面當(dāng)所有閥控設(shè)備均出現(xiàn)故障需要閉鎖時，閉鎖指令仍無法下發(fā)至子模塊，同樣會導(dǎo)致子模塊處于不受控狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)及閥控閉鎖方法，以解決由于閥控設(shè)備故障無法將控制指令下發(fā)至子模塊導(dǎo)致子模塊處于不受控的問題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)，包括極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)，閥控系統(tǒng)通過其最上層的極控接口單元與極控系統(tǒng)連接，用于接收極控系統(tǒng)的控制信號，閥控系統(tǒng)用于通過其最下層的子模塊接口單元連接子模塊，所述閥控系統(tǒng)最上層的極控接口單元通過獨立通信通道與閥控系統(tǒng)最下層的子模塊接口單元連接，當(dāng)閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，極控系統(tǒng)直接通過極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道將緊急閉鎖信號發(fā)送給子模塊，實現(xiàn)換流閥的閉鎖。
[0007]所述極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道為光纖通道。
[0008]所述的閥控系統(tǒng)冗余設(shè)置，當(dāng)冗余設(shè)置的閥控系統(tǒng)均發(fā)生故障時，極控系統(tǒng)發(fā)送緊急閉鎖信號。
[0009]所述的緊急閉鎖信號在不是IMHz時有效，當(dāng)緊急閉鎖信號有效時，子模塊接口單元向所轄全部換流閥子模塊發(fā)送閉鎖信號，閉鎖換流閥，以保證子模塊不受損壞。
[0010]所述子模塊接口單元在解析極控系統(tǒng)發(fā)出的緊急閉鎖信號和向子模塊發(fā)送緊急閉鎖信號時，不依賴于閥控系統(tǒng)內(nèi)部的同步信號。
[0011]本發(fā)明還提供了一種柔性直流輸電換流閥的閥控閉鎖方法，該閥控閉鎖方法將閥控系統(tǒng)最上層的極控接口單元通過獨立通信通道與閥控系統(tǒng)最下層的子模塊接口單元連接起來，當(dāng)閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，極控系統(tǒng)直接通過極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道將緊急閉鎖信號發(fā)送給子模塊，實現(xiàn)換流閥的閉鎖。
[0012]所述極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道為光纖通道。
[0013]所述閥控系統(tǒng)為冗余設(shè)置，當(dāng)冗余設(shè)置的閥控系統(tǒng)均發(fā)生故障時，極控系統(tǒng)發(fā)送緊急閉鎖信號。
[0014]所述緊急閉鎖信號在不是IMHz時有效，當(dāng)緊急閉鎖信號有效時，子模塊接口單元向所轄全部換流閥子模塊發(fā)送閉鎖信號，閉鎖換流閥，以保證子模塊不受損壞。
[0015]所述子模塊接口單元在解析極控系統(tǒng)發(fā)出的緊急閉鎖信號和向子模塊發(fā)送緊急閉鎖信號時，不依賴于閥控系統(tǒng)內(nèi)部的同步信號。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將閥控系統(tǒng)最上層的極控接口單元通過獨立通信通道與閥控系統(tǒng)最下層的子模塊接口單元連接起來，當(dāng)閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，極控系統(tǒng)直接通過極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道將緊急閉鎖信號發(fā)送給子模塊，實現(xiàn)換流閥的閉鎖。本發(fā)明通過獨立的通信通道將極控系統(tǒng)與換流閥中的子模塊連接起來，當(dāng)閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障且換流閥需要閉鎖時，極控系統(tǒng)通過上述通信通道將緊急閉鎖命令直接發(fā)送給子模塊，實現(xiàn)子模塊的閉鎖。本發(fā)明在閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，仍然能夠保護換流閥子模塊不受損壞，解決了當(dāng)閥控系統(tǒng)發(fā)生故障無法下發(fā)閉鎖信號所導(dǎo)致的換流閥子模塊處于不受控狀態(tài)引起的過流過壓故障。且本發(fā)明簡單，易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0017]圖1是柔性直流輸電系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2是換流閥的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實施例中柔性直流輸電換流站中信號連接示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0021]本發(fā)明的一種柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)的實施例
[0022]本實施例中的柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)包括極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)，閥控系統(tǒng)通過其最上層的極控接口單元與極控系統(tǒng)連接，用于接收極控系統(tǒng)的控制信號，閥控系統(tǒng)通過其最下層的子模塊接口單元控制連接換流閥子模塊，閥控系統(tǒng)最上層的極控接口單元通過獨立通信通道與閥控系統(tǒng)最下層的子模塊接口單元連接，當(dāng)閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，極控系統(tǒng)直接通過極控接口單元與子模塊接口單元之間的獨立通信通道將緊急閉鎖信號發(fā)送給子模塊，實現(xiàn)換流閥的閉鎖。
[0023]如圖3所示，本實施例中的柔性直流輸電換流閥控制保護系統(tǒng)包括極控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)，閥控系統(tǒng)包括與極控系統(tǒng)通信連接的極控接口單元、換流器控制單元、各相橋臂控制單元、各相橋臂子模塊控制單元和各相橋臂子模塊接口單元，閥控系統(tǒng)通過上層的極控接口單元與極控系統(tǒng)通信連接，通過下層的各相橋臂子模塊接口單元與對應(yīng)的各相橋臂換流閥子模塊通信連接，換流器控制單元一端與極控接口單元通信連接，另一端與各相橋臂控制單元通信連接，用于根據(jù)極控系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)制信號產(chǎn)生各相橋臂的控制信號，各相橋臂控制單元與各相橋臂子模塊控制單元通信連接，用于將各相橋臂的控制信號發(fā)送至各相橋臂子模塊控制單元，各相橋臂子模塊控制單元與各相橋臂子模塊接口單元通信連接，各相橋臂子模塊接口單元與各相橋臂換流閥子模塊通信連接，極控接口單元的輸出端通過獨立的通信通道與各相橋臂子模塊接口單元的輸入端連接，用于在閥控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時傳輸緊急閉鎖信號，本實施例中的獨立通信通道可采用光纖通道。
[0024]當(dāng)閥控系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，極控系統(tǒng)產(chǎn)生調(diào)制信號并通過極控接口單元下發(fā)至換流器控制單元，由換流器控制單元根據(jù)收到的調(diào)制信號生成各相橋臂子模塊的控制指令，并通過各相橋臂控制單元、各相橋