适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法及装置与流程

本发明属于电力系统柔性输电领域，特别涉及一种适用于柔性环网控制器双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法及清除装置。

背景技术：

柔性环网控制器采用电压源换流器，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，减小故障线路的短路电流，防止线路过载。

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电压等级，但过多子模块级联增加阀控设备控制难道，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，成为一种可行的选择。

双极柔性环网控制器系统结构直流侧具有接地极，当换流阀侧发生接地故障时，与直流侧接地系统形成回路，阀侧交流电流叠加直流偏执，常规交流开关无法快速、可靠过零点切断故障电流，隔离与电源的连接，存在损害换流阀等电气敏感型设备。

专利cn201510999677.5提出利用旁路换流阀非故障相的下桥臂子模块来减小交流电流的直流偏执，其方法是针对单相接地故障，且先闭锁换流阀后再次触发换流阀子模块，在故障情况下，电流快速突变，换流阀闭锁后再次触发，要求故障判断准确，阀控系统执行迅速可靠，存在较大风险，是对开关器件的考验。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法及装置，其可快速有效、高可靠性地实现换流阀侧交流连接区非对称故障的快速切除，断开与交流电源的连接，确保换流站设备安全运行及防止故障扩大影响。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法，增加设置换流阀侧交流区交流分断开关设备；通过检测识别换流阀侧交流区故障类别，确定交流故障相；先闭锁切除非故障相，然后延时切断故障相。

上述增加换流阀侧交流区交流分断开关设备，具体设于换流变压器与换流阀之间的阀侧交流连接区。

上述开关设备为具有分相分断功能的电流开关设备。

上述检测识别换流阀侧交流区故障类别的实现方法是，由换流变压器侧的电流互感器与换流阀侧的电流互感器通过差动保护检测得到故障相及故障类别。

上述先闭锁切除非故障相，然后延时切断故障相的具体步骤是：检测出故障后，t1时刻发出网侧开关跳闸指令，t2时刻分相发出阀侧开关未故障相跳闸指令，t2+△t时刻发出阀侧开关故障相跳闸指令，其中，t1、t2≥0，且t1≤t2。

上述t1设定在0-10s内。

上述t2设定在0-10s内。

上述△t设定在0-10s内。

一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除装置，包括设于换流变压器与交流系统之间的网侧开关；还包括设于换流变压器与换流阀之间的阀侧开关，以及故障检测系统；所述故障检测系统检测识别换流阀侧交流区故障类别，确定交流故障相；然后先切断网侧开关，再切断未故障相阀侧开关，最后切断故障相阀侧开关。

采用上述方案后，本发明通过在换流阀侧增加交流开关，通过检测故障类别，先闭锁切除非故障相，然后延时切断故障相，可以快速、有效地切断故障，相比直接分断三相开关，分断时间大大缩短，可靠地保证了换流阀等设备的安全，避免了故障的进一步扩大。

附图说明

图1是本发明中柔性环网控制器双极系统增加阀侧开关的结构示意图；

图2是本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

为了有效可靠地解决双极系统换流阀侧交流连接区发生不对称故障时快速清除故障，保证换流站设备的安全，避免通过直流线路影响其他换流站，造成故障扩大，本发明提供一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法，增加换流阀侧交流区交流分断开关设备，检测识别换流阀侧交流区故障类别，确定交流故障相；t1时刻发出网侧开关跳闸指令，t2时刻分相发出阀侧开关未故障相跳闸指令，t2+△t时刻发出阀侧开关故障相跳闸指令，分断故障相，切断故障，其中，t1、t2≥0，且t1≤t2，时间区间可以根据具体故障类别及保护设备要求整定。通过先闭锁切除非故障相，创造故障相过零点条件，进而快速切除故障相，断开电源与故障点的连接，达到快速清除故障的目的，切除故障方法简单实用、可靠性高，快速有效地清除了交流连接区非对称故障，特别适用于解决柔性输电双极系统换流阀侧交流区的故障清除问题。

作为本发明的一种具体实现方式，增加换流阀侧交流区交流分断开关设备，具体可设于换流变压器与换流阀之间的阀侧交流连接区，开关设备为具有分相分断功能的电流开关设备。

如图1所示，是本发明中柔性环网控制器双极系统增加阀侧开关的示意图，即在阀侧交流连接区增加qf2开关，双极或单极运行时，中性线接地，即qs5闭合。基于图1中的架构，结合图2，本发明的具体实施步骤是：

(1)换流阀侧交流连接区出现故障，假设为极1换流阀c相f1位置接地故障；

(2)换流阀控制保护系统检测识别为c相接地故障，a相、b相未故障；在检测识别故障类别时，可以由换流变压器侧的电流互感器与换流阀侧的电流互感器通过差动保护检测得到故障相及类别，也可以通过其他检测方法检测获得故障相；

(3)换流阀控制保护系统延时t1时间发出网侧开关qf1跳闸指令，t1设定在0-10s内，假设t1＝60ms；

(4)换流阀控制保护系统延时t2时间发出阀侧开关qf2的a、b未故障相跳闸指令，t2设定在0-10s内，假设t2＝60ms；

(5)换流阀控制保护系统延时t2+△t时间发出阀侧开关qf2的c故障相跳闸指令，△t设定在0-10s内，可根据故障类别及电流大小进行整定，假设△t＝40ms；

(6)经过上述步骤，三相qf1、qf2开关跳开，故障清除。

本发明以换流阀侧交流连接区单相接地故障为实施例进行介绍实施方案，但本发明不限于单相接地故障，其适用于阀侧不对称故障出现时的清除方法。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法，增加设置换流阀侧交流区交流分断开关设备；通过检测识别换流阀侧交流区故障类别，确定交流故障相；先闭锁切除非故障相，然后延时切断故障相。本发明可快速有效、高可靠性地实现换流阀侧交流连接区非对称故障的快速切除，断开与交流电源的连接，确保换流站设备安全运行及防止故障扩大影响，相比直接分断三相开关，分断时间大大缩短，可靠地保证了换流阀等设备的安全，避免了故障的进一步扩大。本发明还公开一种适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除装置。

技术研发人员：马覃峰;王寅;卢宇;李钢;刘明顺;林成;王柯;董云龙
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司电力调度控制中心
技术研发日：2017.10.13
技术公布日：2019.04.23