一种分裂母线的保护方法及装置与流程

本发明涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及一种分裂母线的保护方法及装置。

背景技术：

在现有技术中，换流站中的换流器在运行过程会产生大量的谐波以及吸收大量的无功功率，因此，换流站中需要配置一定的交流滤波器来滤除换流器产生的谐波，以及为其提供无功功率。此外，为了提高换流站的供电可靠性，换流站的交流场通常采用3/2接线形式，即两条母线(分别为#1m、#2m)每一串采用两个边开关(分别为01、02)和一个中开关03连接，且边开关01、02与中开关03直接连接有交流滤波器大组04、最小交流线路05、换流器06等，具体如图1所示。

但是，当母线分裂运行时，即交流场每串中至少有一个开关处于断开状态，也就是说两条母线没有连接，此时，换流场中运行的换流器与换流场中投入的交流滤波器无电气连接，会使得投入的交流滤波器无法对直流系统进行正确有效的无功功率补偿，从而导致母线电压不平衡；此外，投入的交流滤波器无法有效滤除换流器产生的谐波，从而会威胁换流站以及相邻厂站设备的运行安全。因此，在现有技术中，换流站会配置了分裂母线保护，参考图1，其判别逻辑如下：

1)、换流器06在解锁状态且最小交流线路05连接在#1m上；

2)、存在交流滤波器大组04连接在#2m上，交流滤波器大组04内有小组投入运行；

3)、#1m、#2m分裂运行。

在以上条件同时满足后，触发分裂母线保护，此时会闭锁换流器06，具体如图2所示。而当换流器06闭锁时，换流器的功率会全部损失。

因此，如何避免现有的分裂母线保护方法中换流器功率全部损失的成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了种分裂母线的保护方法及装置，以解决现有的分裂母线保护方法中因为换流器闭锁，导致换流器功率全部损失的问题。

为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种分裂母线的保护方法，所述方法包括：

若换流站满足第一运行条件，所述第一运行条件包括：所述换流站的双母线分裂运行、一条所述母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组，在等待预设时间后，且仍满足所述第一运行条件，则闭锁所述处于解锁状态的换流器；

在所述预设时间到达之前，若所述换流站满足第二运行条件，所述第二运行条件包括：所述换流站的双母线分裂运行、所述一条所述母线上连接有处于解锁状态的换流器、所述另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组且没有连接处于解锁状态的所述换流器，则跳开所述交流滤波器大组内投入的所述交流滤波器小组的开关。

第二方面，提供一种分裂母线的保护装置，包括：

闭锁模块，用于若换流站满足第一运行条件，所述第一运行条件包括：所述换流站的双母线分裂运行、一条所述母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组，在等待预设时间后，且仍满足所述第一运行条件，则闭锁所述处于解锁状态的换流器；

跳开模块，用于在所述预设时间到达之前，若所述换流站满足第二运行条件，所述第二运行条件包括：所述换流站的双母线分裂运行、所述一条所述母线上连接有处于解锁状态的换流器、所述另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组且没有连接处于解锁状态的所述换流器，则跳开所述交流滤波器大组内投入的所述交流滤波器小组的开关。

本申请提供的方案通过判断换流站在满足第一运行条件，且未到达预设时间时，判断换流站是否满足第二运行条件，若满足时，则跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关，此时换流站便不满足第一运行条件，因此一条母线上连接的处于解锁状态中的换流器就不会闭锁，进一步的，该换流器的功率就不会全部损失。其中，第一运行条件为执行闭锁换流器的判断条件；第二运行条件为在满足第一运行条件的基础上，还包括连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组的母线上没有连接处于解锁状态的换流器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种换流站交流场的采用3/2接线形式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种现有技术中触发分裂母线保护的逻辑框图；

图3为本发明实施例提供的一种分裂母线的保护方法示意图；

图4为本发明实施例提供的一种满足第一运行条件的分裂母线的保护方法的逻辑框图；

图5为本发明实施例提供的一种换流站满足第二运行条件的分裂母线结构的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种换流站满足第二运行条件的分裂母线的保护方法示意图；

图7为本发明实施例提供的一种分裂母线的保护装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明申请实施例中的附图，对本发明申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明申请中的实施例，本领域普通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，都属于本发明申请保护的范围。

下面对本申请中涉及的部分术语进行解释，以方便读者理解：

“换流站”，指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。

“母线”，指用高导电率的铜(铜排)、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力能力的产品。电站或变电站输送电能用的总导线。通过它，把发电机、变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。

“换流器”，指由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备。换流器(converter)可以分为两类：整流器(rectifier)和逆变器(inverter)。整流器(rectifier)是将交流电转换为直流电，而逆变器(inverter)是将直流电转换为交流电。

“交流滤波器”，为高压换流站的一个重要组成部分，可以补偿换流器消耗的无功功率，同时滤出换流过程中换流器产生的谐波。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能或作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例提供一种分裂母线的保护方法，如图3所示，该方法具体包括如下步骤：

101、若换流站满足第一运行条件，第一运行条件包括：换流站的双母线分裂运行、一条母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组，在等待预设时间后，且仍满足第一运行条件，则闭锁处于解锁状态的换流器。

示例性的，当换流站满足第一运行条件时，此时换流场中运行的换流器与投入的交流滤波器无电气连接，会使得投入的交流滤波器无法对直流系统进行正确有效的无功补偿，从而导致母线电压不平衡；此外，投入的交流滤波器无法有效滤除换流器产生的谐波，从而会威胁换流站以及相邻厂站设备的运行安全，因此，当换流站满足第一运行条件时，需要处于解锁状态的闭锁换流器(即通过停发阀的控制脉冲，停止换流器换相的操作，来保护换流站的安全)。

需要说明的是，在严格意义上来说，判断换流器是否满足第一运行条件的基础上，要保证换流器其他部分的设备能够正常工作。例如，换流站交流场的最小交流线路连接在处于解锁状态的换流器所在母线上，此时该最小交流线路能够保证将处于解锁状态的换流器将其功率输出；交流滤波器大组连接的主机与直流站控主机通信正常等。

需要说明的是，满足第一运行条件的分裂母线的保护方法可用如图4所示的逻辑框图表示。

102、在预设时间到达之前，若换流站满足第二运行条件，第二运行条件包括：换流站的双母线分裂运行、一条母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组且没有连接处于解锁状态的换流器，则跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关。

示例性的，基于图1，满足上述第二运行条件的分裂母线工况可如图5所示，其中空心的开关表示断开状态，实心的开关表示合上状态。示例性的，第二运行条件是在第一运行条件的基础上，增加了判断连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组的母线上是否有连接处于解锁状态的换流器这一判定条件，基于此可知，在满足第二运行条件时，也同时满足第一运行条件。但是由于在满足第一运行条件时，步骤101中的处于解锁状态的换流器在延时预设时间之后才会闭锁，因此，当满足第二运行条件时，首先执行步骤102的步骤，即跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关。

需要说明的是，满足第二运行条件的分裂母线的保护方法可用如图6所示的逻辑框图表示。

可选的，上述步骤101、102中的预设时间段为跳开交流滤波器大组内交流滤波器小组开关的最大时间。此时，满足第一运行条件时，在该预设时间段之内满足第二运行条件时，可保证步骤101中的处于解锁状态的换流器不会执行闭锁动作。在不满足第二运行条件时，并在预设时间段之后，执行闭锁步骤101中的处于解锁状态的换流器的动作，可避免投入的交流滤波器无法对直流系统进行正确有效的无功补偿，从而导致的母线电压不平衡，以及，投入的交流滤波器无法有效滤除换流器产生的谐波，从而会威胁换流站以及相邻厂站设备的运行安全的问题。

需要说明的是，上述的预设时间段一般为200ms，此外，上述预设时间阈值仅仅是一种示例，对上述预设时间进行简单更改，也在本发明的保护范围之内，这里不做限定。

可选的，在现有技术中，当换流站正常运行时，即母线并不是分裂运行时，直流站控会计算处于解锁状态的换流器的功率，并计算出需要投入的交流滤波器小组数，并将计算出的小组数平均分配到交流滤波器大组中。例如，换流站中有两个交流滤波器大组，某一换流器处于解锁状态，直流站控计算该某一换流器的功率，并计算出需要投入4个交流滤波器小组，这时，站控系统会控制两个交流滤波器大组分别投入两个交流滤波器小组，而该4个交流滤波器小组能够将与该某一换流器的功率对应的谐波滤除，且能够提供该某一换流器的功率对应的无功功率，而1个交流滤波器大组通常由3～4个交流滤波器小组组成。因此，当换流站满足第二运行条件，跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关时，会导致处于解锁状态中的换流器所产生的谐波无法被全部滤除，和/或，处于解锁状态中的换流器所需的无功功率补偿不足。此时，若处于解锁状态的换流器所连接的母线上连接有未投入全部的滤波器小组的交流滤波器大组，则控制该交流滤波器大组内的未投入的交流滤波器小组投入，以保证处于解锁状态中的换流器所产生的谐波能够被全部滤除，和/或，处于解锁状态中的换流器所需的无功功率补偿足够。

可选的，若处于解锁状态的换流器所连接的母线上连接的滤波器大组中的交流滤波器小组均已投入，但处于解锁状态中的换流器所产生的谐波仍无法被全部滤除，和/或，处于解锁状态中的换流器所需的无功功率补偿仍不足，或者若处于解锁状态的换流器所连接的母线没有连接的滤波器大组，为了保证处于解锁状态中的换流器所产生的谐波能够被全部滤除，和/或处于解锁状态中的换流器所需的无功功率补偿足够，此时会降低处于解锁状态的换流器的功率。

可选的，若跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关被再次投入，则换流站又会满足第二运行条件，会导致反复的跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关。因此，为了避免步骤102中的跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关不再被投入，需要将交流滤波器大组内的所有交流滤波器小组切换至手动模式。此时，交流滤波器大组中的所有交流滤波器小组不再会被投入。

本申请提供的方案通过判断换流站在满足第一运行条件，且未到达预设时间时，判断换流站是否满足第二运行条件，若满足时，则跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关，此时换流站便不满足第一运行条件，因此一条母线上连接的处于解锁状态中的换流器就不会闭锁，进一步的，该换流器的功率就不会全部损失。其中，第一运行条件为执行闭锁换流器的判断条件；第二运行条件为在满足第一运行条件的基础上，还包括连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组的母线上没有连接处于解锁状态的换流器。

本发明实施例提供一种分裂母线的保护装置，如图7所示的分裂母线保护装置的结构示意图，该装置包括闭锁模块21、跳开模块22，其中：

闭锁模块21，用于若换流站满足第一运行条件，第一运行条件包括：换流站的双母线分裂运行、一条母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组，在等待预设时间后，且仍满足第一运行条件，则闭锁处于解锁状态的换流器；

跳开模块22，用于在预设时间之内，若换流站满足第二运行条件，第二运行条件包括：换流站的双母线分裂运行、一条母线上连接有处于解锁状态的换流器、另一条母线上连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组且没有连接处于解锁状态的换流器，则跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关。

可选的，分裂母线的保护装置还包括：

切换模块23，用于在跳开模块跳开交流滤波其大组内投入的交流滤波器小组的开关时，将交流滤波其大组内所有交流滤波器小组切换为手动模式。

可选的，分裂母线的保护装置还包括：

无功控制模块24，用于若一条母线上连接有未投入全部的滤波器小组的交流滤波器大组，则控制交流滤波器大组内的未投入的交流滤波器小组投入。

可选的，分裂母线的保护装置还包括：

功率降低模块25，用于若处于解锁状态的换流器所需的无功功率补偿不足，和/或产生的谐波无法被完全滤除，则降低处于解锁状态的换流器的功率。

可选的，预设时间段为跳开交流滤波器大组内交流滤波器小组开关的最大时间。

本申请提供的方案通过判断换流站在满足第一运行条件，且未到达预设时间时，判断换流站是否满足第二运行条件，若满足时，则跳开交流滤波器大组内投入的交流滤波器小组的开关，此时换流站便不满足第一运行条件，因此一条母线上连接的处于解锁状态中的换流器就不会闭锁，进一步的，该换流器的功率就不会全部损失。其中，第一运行条件为执行闭锁换流器的判断条件；第二运行条件为在满足第一运行条件的基础上，还包括连接有投入交流滤波器小组的交流滤波器大组的母线上没有连接处于解锁状态的换流器。

需要说明的是，在具体实现过程中，上述如图3所示的方法流程和实施所执行的各步骤均可以通过硬件形式的处理器执行存储器中存储的软件形式的计算机执行指令实现，为避免重复，此处不再赘述。而上述分裂母线的保护方法和实施所执行的各步骤所执行的动作所对应的程序均可以以软件形式存储于实施的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

上文中的存储器可以包括易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random-accessmemory，ram)；也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如只读存储器(read-onlymemory，rom)，快闪存储器(flashmemory)，硬盘(harddiskdrive，hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)；还可以包括上述种类的存储器的组合。

上文所提供的处理器可以是一个处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，处理器可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu；也可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等；还可以为专用处理器，该专用处理器可以包括基带处理芯片、射频处理芯片等中的至少一个。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。