一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，包括晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元、傳輸通道和上層控制單元；晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測晶閘管的運(yùn)行參數(shù)，并將其通過傳輸通道發(fā)送至上層控制單元；上層控制單元依據(jù)換流閥中同一個(gè)單閥的晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元傳輸?shù)木чl管的運(yùn)行參數(shù)生成所述單閥的換相失敗信息；直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，能夠在1.5ms內(nèi)快速判斷換流閥的換相失敗，增強(qiáng)了換流閥抵御換相失敗的能力。
【專利說明】
一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電系統(tǒng)中換流器和逆變器發(fā)生換相失敗故障時(shí)，會(huì)引起換流變壓器直流偏磁、換流閥過熱、過電壓等問題，同時(shí)繼發(fā)性的換相失敗故障還可能引起直流輸電系統(tǒng)閉鎖，沖擊電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0003]換流器和逆變器發(fā)生換相失敗故障的主要原因是換流器或者逆變器的兩個(gè)換流閥進(jìn)行換相時(shí)，在換相過程未能完畢或者預(yù)計(jì)關(guān)斷的換流閥關(guān)斷后的反向電壓期間未能恢復(fù)阻斷能力，若換流閥中晶閘管兩端施加的反向電壓時(shí)間太短，晶閘管一旦承受正向電壓，不需要觸發(fā)脈沖也會(huì)重新導(dǎo)通。換流閥中晶閘管正常換相后可以承受正向電壓，晶閘管換相失敗后依然導(dǎo)通，其兩端電壓接近于零。因此，可以在晶閘管換相一段時(shí)間后，連續(xù)測量晶閘管兩端的電壓，如果所述兩端電壓接近于零則換相失敗，如果晶閘管兩端承受正向電壓則換相成功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御
目.ο
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]所述防御裝置包括晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元、傳輸通道和上層控制單元；
[0007]所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測晶閘管的運(yùn)行參數(shù)，并將其通過所述傳輸通道發(fā)送至所述上層控制單元；
[0008]所述上層控制單元依據(jù)所述換流閥中同一個(gè)單閥的晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元傳輸?shù)木чl管的運(yùn)行參數(shù)生成所述單閥的換相失敗信息;直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)所述換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述單閥中配置所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元的數(shù)量至少為一，至多為所述單閥中晶閘管級的數(shù)量;每個(gè)所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元分別監(jiān)測一個(gè)所述晶閘管級中晶閘管的運(yùn)行參數(shù)。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管的運(yùn)行參數(shù)包括晶閘管的電壓、電流、電壓變化率、電流變化率和功率;所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷;所述上層控制單元依據(jù)所述晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷所述換流閥是否發(fā)生換相失敗。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電壓判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:
[0012]確定所述晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段;獲取所述時(shí)間段內(nèi)晶閘管的端電壓:若所述端電壓的值為正向電壓值則所述晶閘管正常關(guān)斷成功，若所述端電壓的值接近于零則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電流判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:
[0014]確定所述晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段;獲取所述時(shí)間段內(nèi)晶閘管的主回路電流:若所述主回路電流的值達(dá)到晶閘管導(dǎo)通預(yù)置電流值則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電壓變化率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:
[0016]若晶閘管的兩端電壓變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電流變化率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:
[0018]若晶閘管的兩端電流變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述功率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:
[0020]若晶閘管的功率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述上層控制單元依據(jù)晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷所述換流閥是否發(fā)生換相失敗包括:
[0022]當(dāng)所述單閥中發(fā)生正常關(guān)斷失敗的晶閘管級數(shù)量達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則所述單閥發(fā)生換相失敗，所述上層控制單元向所述直流控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送所述單閥的換相失敗信息。
[0023]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)所述換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯包括:
[0024]依據(jù)換相失敗信息調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，并將包含有該調(diào)節(jié)后的觸發(fā)角的換流閥觸發(fā)信號通過所述上層控制單元發(fā)送所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元包括取能/儲(chǔ)能電路，用于向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電；所述取能/儲(chǔ)能電路包括第一取能/儲(chǔ)能模塊和/或第二取能/儲(chǔ)能模塊。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述第一取能/儲(chǔ)能模塊，采集并存儲(chǔ)所述單閥中晶閘管級回路的電能后向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電。
[0027]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述第二取能/儲(chǔ)能模塊，接收外部激光電源輸出的能量，并將其轉(zhuǎn)換為電能向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電。
[0028]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述防御裝置包括晶閘管觸發(fā)單元;所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元與所述晶閘管觸發(fā)單元與彼此獨(dú)立；
[0029]所述晶閘管觸發(fā)單元，接收所述上層控制單元下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。
[0030]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元，還用于接收所述上層控制單元下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。
[0031]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0032]1、本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，依據(jù)晶閘管的運(yùn)行參數(shù)判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障；
[0033]2、本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11包括兩種實(shí)施方案，一是晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11與晶閘管觸發(fā)單元4彼此獨(dú)立，二是晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11同時(shí)具備狀態(tài)監(jiān)測和觸發(fā)功能，兩種實(shí)施方案均可以適用于在運(yùn)和在建高壓直流輸電工程的換流閥技術(shù)升級；
[0034]3、本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，上層控制單元13依據(jù)晶閘管換相狀態(tài)信息判斷換流閥是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，省去了直流控制保護(hù)系統(tǒng)2對晶閘管運(yùn)行狀態(tài)檢測和判斷的過程，可以在下一個(gè)單閥未觸發(fā)前就確認(rèn)換相失敗狀況，并可在下一個(gè)單閥觸發(fā)前及時(shí)調(diào)整觸發(fā)角，有利于避免連續(xù)換相失敗的產(chǎn)生和限制換相失敗進(jìn)一步發(fā)展；
[0035]4、本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，相比于現(xiàn)有技術(shù)中直流控制保護(hù)系統(tǒng)采用間接測量方法判斷換流閥換相失敗響應(yīng)時(shí)間需要20ms，本發(fā)明能夠在1.5ms內(nèi)準(zhǔn)確判斷出換流閥換相失敗并傳輸至直流控制保護(hù)系統(tǒng)，響應(yīng)速度大大加快。
【附圖說明】
[0036]圖1:本發(fā)明實(shí)施例中一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置示意圖；
[0037]圖2:本發(fā)明實(shí)施例中一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置連接示意圖；
[0038]圖3:本發(fā)明實(shí)施例中另一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置連接示意圖；
[0039]圖4:本發(fā)明實(shí)施例中基于晶閘管端電壓的換相失敗監(jiān)測波形示意圖；
[0040]圖5:本發(fā)明實(shí)施例中基于晶閘管主回路電流的換相失敗監(jiān)測波形示意圖；
[0041]圖6:本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中光發(fā)射器示意圖；
[0042]圖7:本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中光接收器示意圖；
[0043]圖8:本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中第一取能/儲(chǔ)能模塊工作示意圖；
[0044]圖9:本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中第二取能/儲(chǔ)能模塊工作示意圖；
[0045]圖10:本發(fā)明實(shí)施例中上層控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]其中，11:晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元；111:晶閘管狀態(tài)采集單元；112:邏輯處理單元；1131:第一取能/儲(chǔ)能模塊；1132:第二取能/儲(chǔ)能模塊；114:光發(fā)射子單元；12:傳輸通道；13:上層控制單元；131:光收發(fā)器；132:邏輯處理單元；133:電源模塊；2;直流控制保護(hù)系統(tǒng);3:晶閘管;4:晶閘管觸發(fā)單元;5:激光電源;6:換流站電源。
【具體實(shí)施方式】
[0047]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048]下面分別結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置進(jìn)行說明。
[0049]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中防御裝置包括晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11、傳輸通道12和上層控制單元13。其中，
[0050]晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11實(shí)時(shí)監(jiān)測晶閘管的運(yùn)行參數(shù)，并將其通過傳輸通道12發(fā)送至所述上層控制單元13，晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)判斷單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷。
[0051 ]上層控制單元13，依據(jù)換流閥中同一個(gè)單閥的晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11傳輸?shù)木чl管的運(yùn)行參數(shù)生成所述單閥的換相失敗信息，即上層控制單元13依據(jù)晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷所述換流閥是否發(fā)生換相失敗。直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯。
[0052]下面分別對晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11、上層控制單元13和傳輸通道12進(jìn)行具體說明。
[0053]1、晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11
[0054]本發(fā)明中換流閥的每個(gè)單閥中配置晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11的數(shù)量至少為一，至多為單閥中晶閘管級的數(shù)量;每個(gè)晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11分別監(jiān)測一個(gè)晶閘管級中晶閘管的運(yùn)行參數(shù)。即一個(gè)單閥中的晶閘管級可以在部分晶閘管配置晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11，也可以全部配置晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11。
[0055]本發(fā)明中晶閘管的運(yùn)行參數(shù)可以包括但不限于晶閘管的電壓、電流、電壓變化率、電流變化率和功率，晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)上述運(yùn)行參數(shù)判斷單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括下述五種實(shí)施方案:
[0056](D第一實(shí)施方案
[0057]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)晶閘管的端電壓判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障包括:
[0058]步驟Sll:確定晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段；
[0059]步驟S12:獲取時(shí)間段內(nèi)晶閘管的端電壓:
[0060]若端電壓的值為正向電壓值則所述晶閘管正常關(guān)斷成功，若端電壓的值接近于零則晶閘管正常關(guān)斷失敗。
[0061]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中基于晶閘管端電壓的正常關(guān)斷失敗監(jiān)測波形示意圖，如圖所示，晶閘管正常關(guān)斷成功時(shí)其兩端電壓承受正向電壓，正常關(guān)斷失敗時(shí)其兩端電壓為零。本實(shí)施例中依據(jù)晶閘管的端電壓判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障。
[0062](2)第二實(shí)施方案
[0063]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)晶閘管的主回路電流判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障包括:
[0064]步驟S21:確定晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段；
[0065]步驟S22:獲取時(shí)間段內(nèi)晶閘管的主回路電流:
[0066]若主回路電流的值達(dá)到晶閘管導(dǎo)通預(yù)置電流值則晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0067]圖5為本實(shí)施例中基于晶閘管主回路電流的正常關(guān)斷失敗監(jiān)測波形示意圖，如圖所示，晶閘管正常關(guān)斷成功時(shí)其主回路電流只有微小的電流，該電流值接近阻尼回路和直流均壓回路的電流之和；晶閘管正常關(guān)斷失敗時(shí)其主回路電流達(dá)到晶閘管導(dǎo)通時(shí)的電流值。本實(shí)施例中依據(jù)晶閘管的主回路電流判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障。
[0068](3)第三實(shí)施方案
[0069]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)晶閘管的電壓變化率判斷單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:若晶閘管的兩端電壓變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0070]本實(shí)施例中依據(jù)晶閘管的兩端電壓變化率判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障。
[0071](4)第四實(shí)施方案
[0072]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)晶閘管的電流變化率判斷單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:若晶閘管的兩端電流變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0073]本實(shí)施例中依據(jù)晶閘管的兩端電流變化率判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障。
[0074](5)第五實(shí)施方案
[0075]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11依據(jù)晶閘管的功率判斷單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括:若晶閘管的功率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。
[0076]本實(shí)施例中依據(jù)晶閘管的功率判斷該晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗故障，可以快速監(jiān)測到晶閘管是否發(fā)生正常關(guān)斷失敗，為及時(shí)限制故障進(jìn)一步發(fā)展提供了保障。
[0077]本發(fā)明中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11包括取能/儲(chǔ)能電路，用于向晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11供電。本發(fā)明中取能/儲(chǔ)能電路包括第一取能/儲(chǔ)能模塊1131和/或第二取能/儲(chǔ)能模塊1132,下面分別對這兩種取能/儲(chǔ)能模塊進(jìn)行說明。
[0078](I)第一取能/儲(chǔ)能模塊
[0079]本實(shí)施例中第一取能/儲(chǔ)能模塊1131采集并存儲(chǔ)換流閥中單閥的晶閘管級回路的電能，向晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11中各個(gè)模塊提供電能。
[0080]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中第一取能/儲(chǔ)能模塊工作示意圖，如圖所示，第一取能/儲(chǔ)能模塊1131采集晶閘管級回路的電能，分別向晶閘管狀態(tài)采集子單元
111、邏輯處理單元112和光發(fā)射子單元114供電，本實(shí)施例中第一取能/儲(chǔ)能模塊1131能夠向晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11提供持續(xù)不間斷的電能。其中，
[0081]晶閘管狀態(tài)采集子單元111，用于采集晶閘管級的運(yùn)行參數(shù)，并將采集到的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換成電信號傳送給邏輯處理單元112。
[0082]邏輯處理單元112，接收晶閘管狀態(tài)采集子單元采集到的晶閘管運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行邏輯計(jì)算，判斷該晶閘管是否正常關(guān)斷，并將判斷信息和關(guān)斷角傳送給光發(fā)射子單元114。
[0083]光發(fā)射子單元114，將接收的晶閘管關(guān)斷信息和關(guān)斷角，通過光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成光信號傳送給上層控制單元13。
[0084](2)第二取能/儲(chǔ)能模塊
[0085]本實(shí)施例中第二取能/儲(chǔ)能模塊1132接收外部激光電源輸出的能量，并將其轉(zhuǎn)換為電能向晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11供電。
[0086]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元中第二取能/儲(chǔ)能模塊工作示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中第二取能/儲(chǔ)能模塊1132接收激光電源5輸出的能量轉(zhuǎn)換為電能，分別向晶閘管狀態(tài)采集子單元111、邏輯處理單元112和光發(fā)射子單元114供電，本實(shí)施例中第二取能/儲(chǔ)能模塊1132能夠向晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11提供持續(xù)不間斷的電能。其中，
[0087]晶閘管狀態(tài)采集子單元111，用于采集晶閘管級的運(yùn)行參數(shù)，并將采集到的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換成電信號傳送給邏輯處理單元112。
[0088]邏輯處理單元112接收晶閘管狀態(tài)采集子單元采集到的晶閘管運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行邏輯計(jì)算，判斷該晶閘管是否正常關(guān)斷，并將判斷信息和關(guān)斷角傳送給光發(fā)射子單元114。
[0089]光發(fā)射子單元114將接收的晶閘管關(guān)斷信息和關(guān)斷角，通過光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成光信號傳送給上層控制單元13。
[0090]本發(fā)明中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11對晶閘管進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和觸發(fā)包括兩種實(shí)方案，下面對這兩種實(shí)施方案進(jìn)行具體說明:
[0091](D第一實(shí)施方案
[0092]本實(shí)施例中防御裝置包括晶閘管觸發(fā)單元4，晶閘管觸發(fā)單4與晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11彼此獨(dú)立。其中，晶閘管觸發(fā)單元4，接收上層控制單元13下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。
[0093]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置連接示意圖，如圖所示，防御裝置包括晶閘管觸發(fā)單元4，晶閘管觸發(fā)單元4與晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元12彼此獨(dú)立。本實(shí)施例中晶閘管觸發(fā)單元4與晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元12彼此獨(dú)立，可以適用于在運(yùn)和在建高壓直流輸電工程的換流閥技術(shù)升級。
[0094](2)第二實(shí)施方案
[0095]本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11不僅包含上述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測功能，還集成有換流閥原有的晶閘管觸發(fā)單元的功能，即本實(shí)施例中晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11還用于接收上層控制單元13下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。
[0096]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中另一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置連接示意圖，如圖所示，晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11將晶閘管狀態(tài)監(jiān)測和觸發(fā)功能集成一體，可以適用于在運(yùn)和在建高壓直流輸電工程的換流閥技術(shù)升級。
[0097]2、上層控制單元13
[0098]本實(shí)施例中上層控制單元13依據(jù)晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷換流閥是否發(fā)生換相失敗包括:
[0099]當(dāng)單閥中發(fā)生正常關(guān)斷失敗的晶閘管級數(shù)量達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則單閥發(fā)生換相失敗，所述上層控制單元向直流控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送所述單閥的換相失敗信息。例如:
[0100]步驟S31:設(shè)定換流閥中相應(yīng)的單閥發(fā)生換相失敗故障時(shí)其包含的發(fā)生正常關(guān)斷失敗的晶閘管的數(shù)量N;
[0101]步驟S32:依據(jù)晶閘管關(guān)斷狀態(tài)信號確定換流閥發(fā)生正常關(guān)斷失敗的晶閘管的數(shù)量Μ;
[0102]若晶閘管的數(shù)量M2 N，則換流閥中相應(yīng)的單閥發(fā)生換相失敗故障；若晶閘管的數(shù)量Μ〈Ν，則換流閥中相應(yīng)的單閥換相成功。
[0103]進(jìn)一步地，若本實(shí)施例中直流輸電換流閥為12脈動(dòng)換流閥，其每個(gè)單閥包含P個(gè)晶閘管，則12脈動(dòng)換流閥共有P* 12個(gè)晶閘管。設(shè)定12脈動(dòng)換流閥中單閥的P個(gè)晶閘管中N個(gè)晶閘管發(fā)生正常關(guān)斷失敗則該12脈動(dòng)換流閥為換相失敗。此時(shí)，若上層控制單元13檢測到12脈動(dòng)換流閥中單閥的P個(gè)晶閘管中M個(gè)晶閘管發(fā)生正常關(guān)斷失敗，若N，則12脈動(dòng)換流閥發(fā)生換相失敗故障;若Μ〈Ν，則12脈動(dòng)換流閥換相成功。
[0104]本實(shí)施例中上層控制單元13依據(jù)晶閘管關(guān)斷狀態(tài)判斷換流閥是否發(fā)生換相失敗故障，省去了直流控制保護(hù)系統(tǒng)2對晶閘管運(yùn)行狀態(tài)檢測和判斷的過程，可以在下一個(gè)單閥未觸發(fā)前就確認(rèn)換相失敗狀況，并可在下一個(gè)單閥觸發(fā)前及時(shí)調(diào)整觸發(fā)角，有利于避免連續(xù)換相失敗的產(chǎn)生和限制換相失敗進(jìn)一步發(fā)展。
[0105]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明中上層控制單元13結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明:
[0106]圖10為本發(fā)明實(shí)施例中上層控制單元13的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中上層控制單元包括光收發(fā)器131、邏輯處理單元132和電源模塊133。其中，
[0107]光收發(fā)器131包括光接收子單元和光發(fā)射子單元:光接收子單元，接收發(fā)送來的光信號并進(jìn)行解碼轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電信號傳送給邏輯處理單元132。光發(fā)射單元，接收來自邏輯處理單元132的電信號并轉(zhuǎn)換成光信號，發(fā)送給直流控制保護(hù)系統(tǒng)2或是晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元12。
[0108]邏輯處理單元132，接收晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11發(fā)送的晶閘管關(guān)斷狀態(tài)信號，并判斷換流閥單閥是否發(fā)生換相失敗，同時(shí)將直流控制保護(hù)系統(tǒng)2發(fā)送的觸發(fā)信息轉(zhuǎn)換成觸發(fā)角下發(fā)給晶閘管門極電路對晶閘管觸發(fā)進(jìn)行控制。
[0109]電源模塊133，引入換流站電源，為光收發(fā)器131和邏輯處理單元132供電。
[0110]本發(fā)明中直流控制保護(hù)系統(tǒng)2依據(jù)所述換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯包括:
[0111]依據(jù)換相失敗信息調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，并將包含有該調(diào)節(jié)后的觸發(fā)角的換流閥觸發(fā)信號通過上層控制單元13發(fā)送晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11，晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11強(qiáng)所述換流閥觸發(fā)信號發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路，觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。
[0112]3、傳輸通道12
[0113]本發(fā)明中傳輸通道12可以傳輸防御裝置內(nèi)部和外部的光信號、電信號或者電磁波信號等。圖6和圖7分別示出了晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元11采用光信號傳輸?shù)氖疽鈭D，如圖所示，CP信號為包含晶閘管關(guān)斷狀態(tài)信號的電信號，CP’信號為包含晶閘管關(guān)斷狀態(tài)信號的光信號，TP信號為包含晶閘管觸發(fā)信號的電信號，ΤΡ’信號為包含晶閘管觸發(fā)信號的光信號。
[0114]本發(fā)明提供的防御裝置可以適用于不同容量和結(jié)構(gòu)的換流站，若換流閥為12脈動(dòng)換流閥，則基于12脈動(dòng)換流閥的換流站的防御裝置配置方式可以包括:
[0115]1、包含兩個(gè)12脈動(dòng)換流閥的±5001^或者±6001^換流站，配置兩套防御裝置。
[0116]2、包含兩個(gè)12脈動(dòng)換流閥的±800kV或者± IlOOkV換流站，配置四套防御裝置。
[0117]3、包含兩個(gè)12脈動(dòng)換流閥的背靠背換流站，在背靠背換流站的兩側(cè)分別配置兩套防御裝置。
[0118]本發(fā)明提供的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，能夠在1.5ms內(nèi)準(zhǔn)確判斷出換流閥換相失敗并傳輸至直流控制保護(hù)系統(tǒng)，響應(yīng)速度大大加快，可以在下一個(gè)單閥未觸發(fā)前就確認(rèn)換相失敗狀況，并可在下一個(gè)單閥觸發(fā)前及時(shí)調(diào)整觸發(fā)角，有利于避免連續(xù)換相失敗的產(chǎn)生和限制換相失敗進(jìn)一步發(fā)展。而現(xiàn)有技術(shù)中直流控制保護(hù)系統(tǒng)采用間接測量方法判斷換流閥換相失敗響應(yīng)時(shí)間需要20ms，導(dǎo)致?lián)Q流閥發(fā)生換相失敗后，故障情況至少要維持一個(gè)運(yùn)行周期后才能被發(fā)現(xiàn)，無法避免換相失敗在單閥間的蔓延。
[0119]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only，ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory，鹽)等。
[0120]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述防御裝置包括晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元、傳輸通道和上層控制單元； 所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測晶閘管的運(yùn)行參數(shù)，并將其通過所述傳輸通道發(fā)送至所述上層控制單元； 所述上層控制單元依據(jù)所述換流閥中同一個(gè)單閥的晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元傳輸?shù)木чl管的運(yùn)行參數(shù)生成所述單閥的換相失敗信息;直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)所述換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯。2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述單閥中配置所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元的數(shù)量至少為一，至多為所述單閥中晶閘管級的數(shù)量;每個(gè)所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元分別監(jiān)測一個(gè)所述晶閘管級中晶閘管的運(yùn)行參數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管的運(yùn)行參數(shù)包括晶閘管的電壓、電流、電壓變化率、電流變化率和功率;所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述運(yùn)行參數(shù)判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷;所述上層控制單元依據(jù)所述晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷所述換流閥是否發(fā)生換相失敗。4.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電壓判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括: 確定所述晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段;獲取所述時(shí)間段內(nèi)晶閘管的端電壓:若所述端電壓的值為正向電壓值則所述晶閘管正常關(guān)斷成功，若所述端電壓的值接近于零則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗。5.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電流判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括: 確定所述晶閘管關(guān)斷后承受正向電壓的時(shí)間段;獲取所述時(shí)間段內(nèi)晶閘管的主回路電流:若所述主回路電流的值達(dá)到晶閘管導(dǎo)通預(yù)置電流值則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。6.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電壓變化率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括: 若晶閘管的兩端電壓變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。7.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述電流變化率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括: 若晶閘管的兩端電流變化率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。8.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元依據(jù)所述功率判斷所述單閥中晶閘管是否正常關(guān)斷包括: 若晶閘管的功率達(dá)到預(yù)設(shè)值，則所述晶閘管正常關(guān)斷失敗，否則正常關(guān)斷成功。9.如權(quán)利要求3所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述上層控制單元依據(jù)晶閘管的關(guān)斷狀態(tài)判斷所述換流閥是否發(fā)生換相失敗包括: 當(dāng)所述單閥中發(fā)生正常關(guān)斷失敗的晶閘管級數(shù)量達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則所述單閥發(fā)生換相失敗，所述上層控制單元向所述直流控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送所述單閥的換相失敗信息。10.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述直流控制保護(hù)系統(tǒng)依據(jù)所述換相失敗信息執(zhí)行相應(yīng)控制邏輯包括: 依據(jù)換相失敗信息調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，并將包含有該調(diào)節(jié)后的觸發(fā)角的換流閥觸發(fā)信號通過所述上層控制單元發(fā)送所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元。11.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元包括取能/儲(chǔ)能電路，用于向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電；所述取能/儲(chǔ)能電路包括第一取能/儲(chǔ)能模塊和/或第二取能/儲(chǔ)能模塊。12.如權(quán)利要求11所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述第一取能/儲(chǔ)能模塊，采集并存儲(chǔ)所述單閥中晶閘管級回路的電能后向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電。13.如權(quán)利要求11所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述第二取能/儲(chǔ)能模塊，接收外部激光電源輸出的能量，并將其轉(zhuǎn)換為電能向所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元供電。14.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述防御裝置包括晶閘管觸發(fā)單元;所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元與所述晶閘管觸發(fā)單元與彼此獨(dú)立； 所述晶閘管觸發(fā)單元，接收所述上層控制單元下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。15.如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電換流閥換相失敗防御裝置，其特征在于，所述晶閘管狀態(tài)監(jiān)測單元，還用于接收所述上層控制單元下發(fā)的換流閥觸發(fā)信號，并將其發(fā)送至換流閥的晶閘管門極電路。
【文檔編號】G01R31/00GK105866602SQ201610405713
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】湯廣福, 賀之淵, 魏曉光, 王華鋒, 許韋華, 楊杰
【申請人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司