一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法及装置与流程

1.本发明属于直流输电保护技术领域，具体涉及一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法及装置。


背景技术：

2.当特高压直流输电工程送端供电点或受端受电点有两处且相距较远时，可采用双换流器分址建设且两换流站分别配置接地极的方案。
3.常规特高压直流输电工程中，保护动作闭锁时的闭锁策略相对简单：
4.1)极母线区、中性母线区、直流滤波器区和双极中性母线区保护动作闭锁时，直接执行极闭锁、极隔离；
5.2)换流器区换流器差动保护动作闭锁时，先执行极闭锁，在隔离故障换流器后重启非故障换流器；
6.3)换流器区除换流器差动保护外其他保护动作闭锁时，直接执行换流器闭锁，并隔离换流器。
7.双换流器分址建设的特高压工程结构复杂，高、低端换流站分址建设且分别配置接地极的结构，常规特高压直流输电工程中所采用的保护动作闭锁时的闭锁策略不再适用：一方面，高端换流站和低端换流站都具备完整的极母线区、中性母线区、直流滤波器区和双极中性母线区，在保证隔离故障的前提下应最大限度地保证非故障换流器能够继续运行，不能单纯的执行极闭锁和极隔离；另一方面，换流器区域故障导致保护动作闭锁时，可以通过接地极转换完成故障隔离，从而保证另一换流器的正常运行。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法及装置，用以解决常规特高压直流输电工程中所采用的保护动作闭锁时的闭锁策略不再适用双换流器分址建设的特高压工程的问题。
9.为解决上述技术问题，本发明提供了一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法，采用如下方案中的至少一个方案进行特高压换流站闭锁控制；
10.方案一：若低端换流站的各种保护动作闭锁，且高端换流站接地极回路处于断路器分位且刀闸合位的隔离状态，则先控制高端换流器通过移相方式清除故障电流，再控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点，接着控制高端换流器解除移相；
11.方案二：若低端换流站的各种保护动作闭锁，且高端换流站接地极回路中有刀闸处于分位状态，则先执行极闭锁以清除故障电流，再控制高端换流站建立新的接地极回路以隔离故障点，最后重启非故障换流器；
12.方案三：若低端换流站换流器区除换流器差动保护外的任一保护动作闭锁，则先闭锁故障换流器并转为隔离状态，再控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点；
13.方案四：若高端换流站直流滤波器区保护动作闭锁，则先执行极闭锁以清除流过
直流滤波器的电流，再将直流滤波器转为隔离状态以隔离故障点，最后重启低端换流器。
14.其有益效果为：本发明在双换流器运行时，面对故障导致换流器保护或极保护动作闭锁的状况，根据故障位置和故障类型的不同，采用不同的换流器闭锁策略，能够在隔离故障的前提下最大限度地保证非故障换流器能够继续运行，减少系统传输功率的损失，降低系统闭锁时对电网的冲击，提高了直流输电的稳定性。
15.进一步地，方案一、方案二和方案三中，控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点的手段为：闭合高端换流站中性线上的断路器和刀闸，以将高端换流站接地极回路转为连接状态，建立新的接地极回路；断开高低端汇流母线上低端换流站一侧的高速并联开关和低端换流站的中性母线开关，以断开低端接地极回路并隔离故障点。
16.其有益效果为：通过先闭合高端换流站的中性母线开关等断路器和刀闸，再断开低端汇流母线上低端换流站一侧的高速并联开关和低端换流站的中性母线开关的方式，以保证至少有一个接地极回路处于连接状态，保证系统的正常运作。
17.进一步地，方案一和方案二中所述各种保护动作包括换流器区的换流器差动保护、极母线区保护、中性母线区保护以及直流滤波器区保护。
18.其有益效果为：配备有各种保护，可以保证系统的安全稳定运行。
19.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种特高压换流站的换流器闭锁控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于存储在存储器上的执行程序指令以实现如下方法：
20.采用如下方案中的至少一个方案进行换流器闭锁：
21.方案一：若低端换流站的各种保护动作闭锁，且高端换流站接地极回路处于断路器分位且刀闸合位的隔离状态，则先控制高端换流器通过移相方式清除故障电流，再控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点，接着控制高端换流器解除移相；
22.方案二：若低端换流站的各种保护动作闭锁，且高端换流站接地极回路中有刀闸处于分位状态，则先执行极闭锁以清除故障电流，再控制高端换流站建立新的接地极回路以隔离故障点，最后重启非故障换流器；
23.方案三：若低端换流站换流器区除换流器差动保护外的任一保护动作闭锁，则先闭锁故障换流器并转为隔离状态，再控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点；
24.方案四：若高端换流站直流滤波器区保护动作闭锁，则先执行极闭锁以清除流过直流滤波器的电流，再将直流滤波器转为隔离状态以隔离故障点，最后重启低端换流器。
25.其有益效果为：本发明在双换流器运行时，面对故障导致换流器保护或极保护动作闭锁的状况，根据故障位置和故障类型的不同，采用不同的换流器闭锁策略，能够在隔离故障的前提下最大限度地保证非故障换流器能够继续运行，减少系统传输功率的损失，降低系统闭锁时对电网的冲击，提高了直流输电的稳定性。
26.进一步地，方案一、方案二和方案三中，控制高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点的手段为：闭合高端换流站中性线上的断路器和刀闸，以将高端换流站接地极回路转为连接状态，建立新的接地极回路；断开高低端汇流母线上低端换流站一侧的高速并联开关和低端换流站的中性母线开关，以断开低端接地极回路并隔离故障点。
27.其有益效果为：通过先闭合高端换流站的中性母线开关等断路器和刀闸，再断开低端汇流母线上低端换流站一侧的高速并联开关和低端换流站的中性母线开关的方式，以
保证至少有一个接地极回路处于连接状态，保证系统的正常运作。
28.进一步地，方案一和方案二中所述各种保护动作包括换流器区的换流器差动保护、极母线区保护、中性母线区保护以及直流滤波器区保护。
29.其有益效果为：配备有各种保护，可以保证系统的安全稳定运行。
附图说明
30.图1是本发明所针对的双换流器分址建设特高压直流输电工程拓扑结构图；
31.图2是本发明的闭锁策略1的示意图；
32.图3是本发明的闭锁策略2的示意图；
33.图4是本发明的闭锁策略3的示意图；
34.图5是本发明的闭锁策略4的示意图。
具体实施方式
35.本发明提供了一种用于高、低端换流器分址建设特高压换流站的换流器闭锁策略，该策略在高低端换流站不同区域发生故障导致保护动作闭锁时，采用不同的闭锁策略。
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.方法实施例：
38.本发明的一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法，针对如图1所示的特高压直流输电工程拓扑，该方法在双换流器运行时启用，可采用如下四种闭锁策略，分别如下：
39.1)策略1：当低端换流站换流器区的换流器差动保护、极母线区保护、中性母线区保护以及直流滤波器区保护动作闭锁时，若高端换流站接地极回路处于刀闸均为合位的标准状态，执行“低端换流器闭锁、高端换流器强制移相—接地极切换—高端换流器解除强制移相”策略。高端换流站接地极回路处于断路器分位而刀闸均为合位的标准隔离状态，能够在较短的时间内合断路器转为连接状态，当低端换流站故障闭锁时，高端换流站通过移相的方式快速建立新的接地极回路并隔离故障点。如图2所示，具体执行以下闭锁策略：
40.(a)低端换流器闭锁，高端换流器强制移相，清除故障电流；
41.(b)合高端换流站nbs，将接地极转为连接状态，建立新的接地极回路；
42.(c)断开mbts和低端换流站nbs，断开低端接地极回路并隔离故障点；
43.(d)高端换流器解除强制移相，高端换流器恢复正常运行。
44.其中，nbs为中性母线开关，高低端换流站的中性线上均有配置；mbts为高低端汇流母线上低端换流站一侧的高速并联开关。
45.2)策略2：当低端换流站换流器区的换流器差动保护、极母线区保护、中性母线区保护以及直流滤波器区保护动作闭锁时，若高端换流站接地极回路有刀闸处于分位状态，执行“极闭锁—接地极切换—非故障换流器自动重启”策略。高端换流站接地极回路除断路
器外还有刀闸处于分位状态，需要一定的时间才可以转为连接状态，低端换流站故障闭锁时先执行极闭锁，高端换流站建立新的接地极回路并隔离故障点后再重启非故障换流器。如图3所示，具体执行以下闭锁策略：
46.(a)执行极闭锁将高低端换流器均退出，清除故障电流；
47.(b)合高端换流站nbs，将接地极转为连接状态，建立新的接地极回路；
48.(c)断开mbts和低端换流站nbs，断开低端接地极回路并隔离故障点；
49.(d)执行非故障换流器重启顺控，使高端换流器恢复正常运行。
50.3)策略3：当低端换流站的换流器区保护中除换流器差动保护外其他任一保护动作闭锁时，执行“低端换流器闭锁、隔离—接地极切换”策略。当低端换流站换流器区保护中除换流器差动保护外的其他保护动作闭锁时，说明换流器保护区域发生非接地性故障，在故障换流器闭锁后可以直接通过换流器隔离实现对故障点的隔离。如图4所示，具体执行以下闭锁策略：
51.(a)闭锁低端换流器并转为隔离状态，隔离故障点；
52.(b)合高端换流站nbs，将接地极转为连接状态，建立新的接地极回路；
53.(c)断开mbts和低端换流站nbs，断开低端接地极回路并隔离故障点。
54.4)策略4：当高端换流站直流滤波器区保护动作闭锁时，执行“极闭锁—高端直流滤波器隔离—非故障换流器自动重启”策略。当高端换流站直流滤波器区保护动作闭锁时，若仅闭锁高端换流器，则低端换流器的电流仍会流过直流滤波器高低压侧。因此，如图5所示，具体执行以下闭锁策略：
55.(a)执行极闭锁将高低端换流器均退出，清除流过直流滤波器的电流；
56.(b)将直流滤波器转为隔离状态，隔离故障点；
57.(c)执行非故障换流器重启顺控，使低端换流器恢复正常运行。
58.综上，本发明在双换流器运行时启用，如果有故障导致换流器保护或极保护动作闭锁时，根据故障位置(包括高端换流站的换流器区、极母线区、中性母线区、汇流母线区域、直流滤波器区和双极中性母线区，低端换流站的换流器区、极母线区、中性母线区、直流滤波器区和双极中性母线区等)和故障类型(包括接地故障和其他类型故障)的不同，采用不同的换流器闭锁策略。本发明提出双换流器分址建设特高压换流站的换流器闭锁策略，在高低端换流站不同区域发生故障导致保护动作闭锁时，考虑采用不同的闭锁策略，能够在隔离故障的前提下最大限度地保证非故障换流器能够继续运行，减小系统传输功率的损失，降低系统闭锁对电网的冲击，提高了直流输电系统的稳定性。
59.装置实施例：
60.本发明的一种特高压换流站的换流器闭锁控制装置实施例，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器包括至少一个存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，执行各种功能应用以及数据处理，实现本发明的方法实施例中介绍的一种特高压换流站的换流器闭锁控制方法。
61.其中，处理器可以为微处理器mcu、可编程逻辑器件fpga等处理装置。存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如ram、rom等；也可为利用磁能方式存储信息的各式存储器，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、u盘等；还可为利用光学方式存
储信息的各式存储器，例如cd、dvd等；当然，还可为其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等。
62.以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围。