一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法

摘要

本发明涉及一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法，其步骤：根据直流转换开关两个断口信息判断回路状态；当执行直流转换开关分闸操作时，控制保护系统首先发出辅助断口的分闸命令，在收到辅助断口的分位状态并经预先设定的延时后，发出主断口的分闸命令；若未收到辅助断口分位状态或分位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止；当执行直流转换开关合闸操作时，控制保护系统首先发出主断口合闸命令，在收到主断口的合位状态并经预先设定的延时后，发出辅助断口的合闸命令；若未收到主断口合位状态或合位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止。本发明能广泛用于特高压直流工程直流转换开关的控制与保护中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流转换开关控制保护方法，特别是关于一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法。

背景技术

在特高压直流工程中，为实现大地回线运行和金属回线运行方式的转换、接地极接地和站内接地方式的转换以及故障电流的转移，换流站内配置了金属回线转换开关、大地回线转换开关、中性线开关和站内接地开关，直流转换开关采用双断口串联方式。根据直流转换开关在主回路中的位置以及作用的不同，直流控制保护系统配置了与之相适应的控制保护功能，在顺序控制和保护逻辑中双断口串联结构直流转换开关按单断口进行控制和保护，串联的两个断口由转换开关实现同步动作。

随着科技水平和装备制造技术的不断发展，特高压直流工程实现了电压等级、输送容量的双提升，在建工程电压已由±800kV提升至±1100kV，额定电流已由5000A提升至6250A。由于额定电流的提升，双断口串联结构直流转换开关已无法满足直流通流能力的要求，因此，额定容量10000MW特高压直流工程使用了并联结构的直流转换开关，采用三断口串联再并一单断口或单断口再并一单断口的结构，三断口或单断口为主断口，并联的断口为辅助断口。

由于直流转换开关采用了并联结构，将无法按照单断口开关配置其控制保护功能，现有的直流转换开关控制与保护方法不再适用，必须考虑新的与直流转换开关结构相适应的控制保护方法。

如图1、图2所示，现有技术特高压直流工程采用双十二脉动换流器串联接线方式，由整流站、直流线路和逆变站组成，主要设备包括换流器、换流变压器、平波电抗器和直流转换开关等设备。特高压直流工程直流转换开关主要有金属回线转换开关(MRTB)、大地回线转换开关(GRTS)、中性线开关(NBS)、站内接地开关(NBGS)，其中金属回线转换开关和大地回线转换开关只在整流站配置。

如图3、图4所示，非并联结构的直流转换开关通常采用双断口串联方式，在顺序控制和保护逻辑中双断口串联结构直流转换开关按单断口进行控制和保护，串联的两个断口由转换开关实现同步动作。并联结构的直流转换开关，采用三断口串联再并一单断口或单断口再并一单断口的结构，三断口或单断口为主断口，并联的断口为辅助断口。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法，其避免了控制系统分闸与保护重合可能同时出现的矛盾，保障了开关动作的独立性及运行安全。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据直流转换开关两个断口信息判断回路状态；2)当执行直流转换开关分闸操作时，控制保护系统首先发出辅助断口的分闸命令，在收到辅助断口的分位状态并经预先设定的延时后，发出主断口的分闸命令；若未收到辅助断口分位状态或分位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止；3)当执行直流转换开关合闸操作时，控制保护系统首先发出主断口合闸命令，在收到主断口的合位状态并经预先设定的延时后，发出辅助断口的合闸命令；若未收到主断口合位状态或合位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止；4)直流运行电流超过任一断口的电流耐受能力时，直流转换开关过流保护发出报警信息并发出自动降功率命令；5)三重化的直流保护中主断口回路电流互感器均故障时，退出该电流互感器相关保护功能，并禁止进行直流转换开关的转换操作；6)仅有主断口合位时，控制保护系统进行直流转换开关回路电流和主断口回路电流的比较，电流差值大于定值时发出报警信息。

所述步骤1)中：现有控制系统判断接线方式时，当主断口和与主断口并的辅助断口任一个处于合位时，则判断回路为连接状态；当两个断口均为分位时，判断回路为断开状态。

所述步骤2)中，如果辅助断口分闸失败，则直流保护依据经滤波处理后的直流转换开关回路电流与经滤波处理后的主断口电流的差值触发直流转换开关保护，保护动作发出重合辅助断口命令。

所述步骤2)中，如果主断口分闸失败，则直流保护依据滤波处理后的主断口电流触发直流转换开关快速段保护或依据经滤波处理后的直流转换开关回路电流触发直流转换开关慢速段保护，保护动作发出主断口重合命令，并经设定的延时后发出辅助断口重合命令。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在直流转换开关分闸和合闸操作时，控制系统对主断口和辅助断口分别发送分闸和合闸命令，控制顺序明确，分闸和合闸过程中通过合理的逻辑设置，避免了控制系统分闸与保护重合可能同时出现的矛盾，保障了开关动作的独立性。2、本发明将主断口和辅助断口过流、主断口电流互感器故障、避雷器和并联振荡回路内部故障监视等功能在直流转换开关控制保护中统一实现，控制保护系统可对直流转换开关的信息进行实时判断，因此可以全面保障直流转换开关的运行安全。本发明可以广泛用于特高压直流工程直流转换开关的控制与保护中。

附图说明

图1是现有技术中特高压直流工程主接线示意图；

图2是现有技术中直流转换开关在特高压直流工程中的位置示意图；

图3是现有技术中非并联结构直流转换开关示意图；

图4是现有技术中具有并联结构的直流转换开关示意图；

图5是本发明直流转换开关分闸过程时序示意图；

图6是本发明直流转换开关合闸过程时序示意图。

具体实施方式

本发明的并联结构的特高压直流工程直流转换开关控制保护方法按“主断口和并联辅助断口”两部分进行控制保护功能设计，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图5、图6所示，本发明提供一种并联结构特高压直流工程直流转换开关控制保护方法，其包括以下步骤：

1)根据直流转换开关两个断口信息判断回路状态；

现有控制系统判断接线方式时，当主断口和与主断口并的辅助断口任一个处于合位时，则判断回路为连接状态；当两个断口均为分位时，判断回路为断开状态；

2)当执行直流转换开关分闸操作时，控制保护系统首先发出辅助断口的分闸命令，在收到辅助断口的分位状态并经预先设定的延时后，发出主断口的分闸命令；若未收到辅助断口分位状态或分位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止；

2.1)如果辅助断口分闸失败，则直流保护依据经滤波处理后的直流转换开关回路电流与经滤波处理后的主断口电流的差值触发直流转换开关保护，保护动作发出重合辅助断口命令；

2.2)如果主断口分闸失败，则直流保护依据滤波处理后的主断口电流触发直流转换开关快速段保护或依据经滤波处理后的直流转换开关回路电流触发直流转换开关慢速段保护，保护动作发出主断口重合命令，并经设定的延时后发出辅助断口重合命令；

3)当执行直流转换开关合闸操作时，控制保护系统首先发出主断口合闸命令，在收到主断口的合位状态并经预先设定的延时后，发出辅助断口的合闸命令；若未收到主断口合位状态或合位状态持续时间不满足预先设定延时，则顺序控制自动停止；

4)直流运行电流超过任一断口的电流耐受能力时，直流转换开关过流保护发出报警信息并发出自动降功率命令；

5)三重化的直流保护中主断口回路电流互感器均故障时，退出该电流互感器相关保护功能，并禁止进行直流转换开关的转换操作；

6)为监测避雷器回路和并联振荡回路内部的短路故障，仅有主断口合位时，控制保护系统进行直流转换开关回路电流和主断口回路电流的比较，电流差值大于定值时发出报警信息。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。