雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)柔性直流輸電技術領域，具體涉及雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法。
【背景技術】
[0002]柔性直流輸電采用電壓源換流器，可以獨立調節(jié)有功和無功的輸出，提高交流系統(tǒng)的輸電能力，易于構成多端直流輸電系統(tǒng)，在可再生能源的發(fā)電并網、孤島城市供電以及交流系統(tǒng)互聯(lián)等應用領域，具有明顯的競爭力。隨著電力電子器件和控制技術的進步，柔性直流輸電系統(tǒng)容量和電壓等級越來越高。
[0003]為了實現(xiàn)大容量功率輸送的要求，需要增加子模塊數(shù)量以提高其電壓等級，但過多子模塊級聯(lián)增加閥控設備控制難度，因此采用雙極結構形式，在減少單個換流單元子模塊級聯(lián)數(shù)目的同時達到同樣傳輸功率的目的，成為一種可行選擇。
[0004]雙極柔性直流輸電系統(tǒng)結構直流側接地，當換流器閥區(qū)發(fā)生接地故障時，與直流側接地系統(tǒng)形成回路，流過極大的電流，容易損壞換流閥。為了保護換流閥，必須配置相應的保護，作出正確的保護動作，避免換流閥發(fā)生損壞。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術不足，提供雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法。本雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法配置于換流閥區(qū)的換流閥差動保護、換流器差動保護，增加在保護動作時觸發(fā)晶閘管導通的動作策略，保證在發(fā)生閥區(qū)交流故障時模塊化多電平換流器的子模塊的安全，防止子模塊因過流而損壞。
[0006]為了達成上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，所述的雙極拓撲模塊化多電平換流器包括正極閥組和負極閥組，正極閥組和負極閥組分別與正極換流變和負極換流變相連；正極閥組和負極閥組共用同一個接地極；其特征在于:檢測每個橋臂的橋臂電流IBPA、IBPB, IBPC、IBNA、IBNB和IBNC，檢測直流側的電流IDP和IDNC ;在配置直流欠壓過流保護基礎上至少還配置了換流閥差動保護和換流器差動保護，當換流閥差動保護或換流器差動保護動作時，保護方法包括但不限于:閉鎖換流閥，用于主動觸發(fā)子模塊晶閘管導通；跳交流進線開關，用于實現(xiàn)對子模塊的快速保護；(IBPA、IBPB和IBPC分別是上橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；IBNA、IBNB和IBNC分別是下橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；，以及IDP為正極直流電流，IDNC為接地極直流電流IDNC。
[0007]進一步的，所配置的換流閥差動保護是指:當檢測到I IBPA+IBPB+IBPC+IDP|>Iset或IIBNA+IBNB+IBNC+IDNC | >Iset，即上橋臂三相電流IBPA、IBPB、IBPC與正極直流電流IDP的和的絕對值大于設定動作定值Iset或下橋臂三相電流IBNA、IBNB, IBNC與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Iset時，換流閥差動保護動作，保護方法為閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。
[0008]進一步的，所配置的換流器差動保護是指:當檢測到|lDP+IDNC|>Isetl，即正極直流電流IDP與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Isetl時，換流器差動保護動作，保護方法為閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。
[0009]采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供的雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，增加了換流閥差動保護和換流器差動保護的觸發(fā)晶閘管導通的保護方法，保證在出現(xiàn)閥側交流故障時模塊化多電平換流器的子模塊安全性，避免子模塊因過流而損壞。
【附圖說明】
[0010]圖1雙極柔性直流輸電系統(tǒng)拓撲；
[0011]圖2雙極拓撲中單極的橋臂電流、直流側電流圖；
[0012]圖3子模塊結構圖。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合附圖及具體實施例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0014]實施例1
[0015]本雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，所述的雙極拓撲模塊化多電平換流器包括正極閥組和負極閥組，正極閥組和負極閥組分別與正極換流變和負極換流變相連；正極閥組和負極閥組共用同一個接地極；檢測每個橋臂的橋臂電流IBPA、IBPB、IBPC、IBNA、IBNB和IBNC，檢測直流側的電流IDP和IDNC ;在配置直流欠壓過流保護基礎上至少還配置了換流閥差動保護和換流器差動保護，當換流閥差動保護或換流器差動保護動作時，保護方法包括但不限于:閉鎖換流閥，用于主動觸發(fā)子模塊晶閘管導通；跳交流進線開關，用于實現(xiàn)對子模塊的快速保護；(IBPA、IBPB和IBPC分別是上橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；IBNA、IBNB和IBNC分別是下橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；，以及IDP為正極直流電流，IDNC為接地極直流電流IDNC。
[0016]所配置的換流閥差動保護，當檢測到I IBPA+IBPB+IBPC+IDP|>Iset或IBNA+IBNB+IBNC+IDNC I >Iset，即上橋臂三相電流IBPA、IBPB、IBPC與正極直流電流IDP
的和的絕對值大于設定動作定值Iset或下橋臂三相電流IBNA、IBNB, IBNC與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Iset時，換流閥差動保護動作，保護方法為閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。所配置的換流器差動保護，當檢測到IDP+IDNCI >Isetl,即正極直流電流IDP與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Isetl時，換流器差動保護動作，保護方法為閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。
[0017]本發(fā)明提供的雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，配置的換流閥差動保護和換流器差動保護，增加了兩種保護動作后的觸發(fā)晶閘管導通的動作策略。保證在出現(xiàn)閥側交流故障時模塊化多電平換流器的子模塊安全，避免子模塊因過流而損壞。
[0018]圖1是雙極柔性直流輸電系統(tǒng)拓撲，圖2顯示了雙極拓撲中單極的橋臂電流、直流側電流；按照本發(fā)明中所述方法，對圖1所示的雙極拓撲的模塊化多電平換流器的保護配置及動作策略進行說明:
[0019](I)檢測每個橋臂的橋臂電流 IBPA、IBPB, IBPC、IBNA、IBNB, IBNC ；
[0020](2)檢測直流側的電流IDP和IDNC ；
[0021](3)當 I IBPA+IBPB+IBPC+IDP|>Iset 或 | IBNA+IBNB+IBNC+IDP | >Iset，即上橋臂三相電流IBPA、IBPB, IBPC與正極直流電流IDP的和的絕對值大于設定動作定值Iset或下橋臂三相電流IBNA、IBNB, IBNC與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Iset時，換流閥差動保護動作，閉鎖、觸發(fā)晶閘管導通、跳交流進線開關；
[0022](4)當I IDP+IDNC| >Isetl，即正極直流電流IDP與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Isetl時，換流器差動保護動作，閉鎖、觸發(fā)晶閘管導通、跳交流進線開關。
[0023]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內。
【主權項】
1.雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，所述的雙極拓撲模塊化多電平換流器包括正極閥組和負極閥組，正極閥組和負極閥組分別與正極換流變和負極換流變相連；正極閥組和負極閥組共用同一個接地極；其特征在于:檢測每個橋臂的橋臂電流ΙΒΡΑ、IBPB、IBPC、IBNA、IBNB和IBNC，檢測直流側的電流IDP和IDNC ;在配置直流欠壓過流保護基礎上至少還配置了換流閥差動保護和換流器差動保護，當換流閥差動保護或換流器差動保護動作時，保護方法包括但不限于:閉鎖換流閥，用于主動觸發(fā)子模塊晶閘管導通；跳交流進線開關，用于實現(xiàn)對子模塊的快速保護；IBPA、IBPB和IBPC分別是上橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；IBNA、IBNB和IBNC分別是下橋臂三相電流中的A相電流、B相電流和C相電流；，以及IDP為正極直流電流，IDNC為接地極直流電流IDNC。2.如權利要求1所述的雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，其特征在于所配置的換流閥差動保護是指:當檢測到IIBPA+IBPB+IBPC+IDP | > I set或IBNA+IBNB+IBNC+IDNC | >Iset，即上橋臂三相電流IBPA、IBPB、IBPC與正極直流電流IDP的和的絕對值大于設定動作定值Iset或下橋臂三相電流IBNA、IBNB, IBNC與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Iset時，換流閥差動保護動作，閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。3.如權利要求1所述的雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，其特征在于:所配置的換流器差動保護是指:當檢測到I IDP+IDNC|>Isetl，即正極直流電流IDP與接地極直流電流IDNC的和的絕對值大于設定動作定值Isetl時，換流器差動保護動作，閉鎖換流閥、觸發(fā)子模塊晶閘管導通、跳交流進線開關。
【專利摘要】本發(fā)明提供雙極拓撲模塊化多電平換流器的保護方法，正極閥組和負極閥組分別與正極換流變和負極換流變相連；正極閥組和負極閥組共用同一個接地極；其特征在于：檢測每個橋臂的橋臂電流IBPA、IBPB、IBPC、IBNA、IBNB和IBNC，檢測直流側的電流IDP和IDNC；在配置直流欠壓過流保護基礎上至少還配置了換流閥差動保護和換流器差動保護，當換流閥差動保護或換流器差動保護動作時，保護方法包括但不限于：閉鎖換流閥，用于主動觸發(fā)子模塊晶閘管導通；跳交流進線開關，用于實現(xiàn)對子模塊的快速保護；本發(fā)明避免了當發(fā)生閥側交流故障時，子模塊因過流而損壞的情況，保障了模塊化多電平換流器的安全。
【IPC分類】H02H7/12
【公開號】CN105186461
【申請?zhí)枴緾N201510733440
【發(fā)明人】王柯, 田杰, 盧宇, 張建鋒, 李海英, 李鋼, 董云龍
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月31日