專利名稱：一種特高壓直流輸電換流站保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種針對特高壓直流輸電系統(tǒng)的保護裝置，具體是指特高壓直流輸電換流站保護裝置。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電系統(tǒng)是將高壓直流輸電的整流站和逆變站合并在一個換流站內(nèi)，在同一處完成將交流變直流，再由直流變交流的換流過程，其整流和逆變的結(jié)構(gòu)、交流側(cè)的設(shè)施與高壓直流輸電一樣，可實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，較好地實現(xiàn)不同交流電壓的電網(wǎng)互聯(lián)，并將兩個交流同步電網(wǎng)隔離，能有效地隔斷各互聯(lián)的交流同步網(wǎng)間的相互影響，限制短路電流，且聯(lián)絡線功率控制簡單，調(diào)度管理方便。換流站的主要設(shè)備有換流閥、換流變壓器、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、避雷器等等。在換流站內(nèi)直流系統(tǒng)正常運行過程中，2/3斷路器接線也稱為一臺半斷路器接線， 它是兩條線路三臺斷路器，在每兩臺斷路器之間接出一條線路，它具有安全性能高的特點。 由于交流系統(tǒng)的某種故障，交流保護系統(tǒng)跳開了線路，切斷了站內(nèi)直流系統(tǒng)與站外電網(wǎng)的全部聯(lián)系。此時，站內(nèi)直流系統(tǒng)中的電能無法傳送到站外電網(wǎng)上，換流器的電流將全部流入換流站內(nèi)的濾波器等無功補償裝置，使站內(nèi)交流側(cè)及其它部分的電壓異常升高，交流母線電壓最高可達正常運行電壓的數(shù)倍。這時，直流線路上的電壓將隨著交流電網(wǎng)電壓的升高而成比例增大，可能破壞換流器的換相過程，從而使交流母線的電壓進一步升高。而且短時過電壓常常伴隨著嚴重的波形畸變，會危及換流站中的設(shè)備絕緣。目前，國內(nèi)外直流系統(tǒng)換流站保護系統(tǒng)中，對最后斷路器和最后線路保護主要有兩種實現(xiàn)方案，一種是通過繼電器回路搭接形成保護出口方案，這種方案回路復雜，接線繁瑣，元件眾多；另一種是通過軟件中的跳閘矩陣形成保護出口方案，這種方案主要依賴于軟件的運行情況，容易產(chǎn)生故障誤動。隨著我國電力工業(yè)快速發(fā)展，特高壓直流輸電正在成為我國電力輸送重要部分， 特別是隨著西電東送的穩(wěn)步推進，我國直流輸電正朝著特高壓、大容量的方向發(fā)展。為適應特高壓直流輸電工程中最后斷路器和最后線路的，急需設(shè)計出一種特高壓直流輸電換流站保護裝置，滿足現(xiàn)代特高壓直流輸電工程的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷而提供一種能夠優(yōu)化整個換流站回路結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)閉鎖線路重合間功能從而保證特高壓直流設(shè)備安全的特高壓直流輸電換流站保護裝置， 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種特高壓直流輸電換流站保護裝置，包括判斷最后斷路器和最后線路的交流站控屏、設(shè)置有總跳閘繼電器的斷路器保護屏、發(fā)出最后斷路器和最后線路的判斷邏輯并開出相應接點信號的交流就地接口屏、傳輸信號的保護接口屏和啟動緊急停極命令的閥組控制屏，所述的交流站控屏的輸出端連接交流就地接口屏，所述的斷路器保護屏和交流就地接口屏的輸出端連接保護接口屏，所述的保護接口屏的輸出端連接閥組控制屏。進一步地，所述的斷路器保護屏至少設(shè)置有兩組，它們的輸出端均連接保護接口屏。進一步地，所述的斷路器保護屏中設(shè)置有繼電器箱，所述的繼電器箱由多個繼電器并聯(lián)組成，所述的多個繼電器上還并聯(lián)有至少一套總跳閘繼電器。進一步地，所述繼電器箱設(shè)有的并聯(lián)的分相跳閘繼電器和三相跳閘繼電器。在上述技術(shù)方案中，所述的一套總跳閘繼電器至少設(shè)置有八副接點，其中四副接點與交流就地接口屏判別最后斷路器的接點串接，另四副接點與同一線路連接的相鄰斷路器的四副接點分別串接，再與交流就地接口屏判別的最后線路接點串接。在上述技術(shù)方案中，所述的斷路器保護屏引出的四個閥組系統(tǒng)，這四個閥組系統(tǒng)的輸出信號并聯(lián)在一起，連接到保護接口屏。采用上述技術(shù)方案的本實用新型的具有以下優(yōu)點本技術(shù)與常規(guī)的特高壓直流輸電工程相比，增加了兩個閥組系統(tǒng)的保護，實現(xiàn)了閉鎖線路重合閘的功能，克服了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復雜、過多依賴軟件性能的缺陷，優(yōu)化了回路結(jié)構(gòu)，保證了特高壓直流設(shè)備的安全，并且較多地采用硬件電路和器件完成整個特高壓直流輸電換流站保護方案，結(jié)構(gòu)簡單，減少了軟件性能缺陷引起的誤差，滿足特高壓直流輸電系統(tǒng)的保護要求。

圖1為本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型中實施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型斷路器保護屏回路圖；圖4為本實用新型交流就地接口屏與斷路器保護屏之間連接結(jié)構(gòu)一；圖5為本實用新型交流就地接口屏與斷路器保護屏之間連接結(jié)構(gòu)二 ；圖6為本實用新型斷路器保護屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖7為本實用新型保護接口屏與閥組控制屏回路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述參照圖1所示的一種特高壓直流輸電換流站保護裝置，包括判斷最后斷路器和最后線路的交流站控屏、設(shè)置有總跳閘繼電器的斷路器保護屏、發(fā)出最后斷路器和最后線路的判斷邏輯并開出相應接點信號的交流就地接口屏、傳輸信號的保護接口屏和啟動緊急停極命令的閥組控制屏，所述的交流站控屏的輸出端連接交流就地接口屏，所述的斷路器保護屏和交流就地接口屏的輸出端連接保護接口屏，所述的保護接口屏的輸出端連接閥組控制屏。參照圖2所示的具體實施例，所述的斷路器保護屏按照線路兩端的斷路器數(shù)量設(shè)置兩組，它們的輸出端均連接保護接口屏。參閱圖3所示本實用新型斷路器保護屏回路圖，所述的斷路器保護屏中設(shè)置有繼電器箱，所述的繼電器箱由多個繼電器并聯(lián)組成，所述的多個繼電器上還并聯(lián)有至少一套總跳閘繼電器，所述繼電器箱設(shè)有的并聯(lián)的分相跳閘繼電器和三相跳閘繼電器。一套總跳閘繼電器至少設(shè)置有八副接點，其中四副接點與交流就地接口屏判別最后斷路器的接點串接，另四副接點與同一線路連接的相鄰斷路器的四副接點分別串接，再與交流就地接口屏判別的最后線路接點串接。參閱圖4所示本實用新型交流就地接口屏與斷路器保護屏之間連接結(jié)構(gòu)，每一套總出口繼電器MT的四副接點與交流就地接口屏判別最后斷路器的接點串接，以分別啟動站內(nèi)四個閥組的一套跳閘系統(tǒng)，即跳閘系統(tǒng)為雙套，另四副接點與同一線路連接的相鄰斷路器的四副接點分別串接，再與交流就地接口屏判別的最后線路接點串接以分別啟動站內(nèi)四個閥組的一套跳閘系統(tǒng)。參閱圖5所示，交流就地接口屏同時開出最后線路的判斷接點，送至線路保護屏， 閉鎖線路重合閘功能。這是由于當本條線路為最后一條線路后，此時線路故障跳開線路兩邊的斷路器后，此時已通過最后線路/最后斷路器保護回路啟動了緊急停機功能，如果此時本條線路重合，則會對換流設(shè)備造成沖擊，破壞設(shè)備的安全性。如圖6所示，將每個斷路器保護屏引出的ESOF極1閥組1系統(tǒng)1 (ES0F_P1G1_ SYS1)、ES0F 極 1 閥組 1 系統(tǒng) 2 (ES0F_P1G1_SYS2)、ES0F 極 1 閥組 2 系統(tǒng) 1 (ES0F_P1G2_SYS1)、 ESOF極1閥組2系統(tǒng)2 (ES0F_P1G2_SYS2)這四個信號分別并聯(lián)在一起，送至極1保護接口屏內(nèi)。將每個斷路器保護屏引出的ESOF極2閥組1系統(tǒng)1 (ES0F_P2G1_SYS1) ,ESOF極2 閥組 1 系統(tǒng) 2 (ES0F_P2G1_SYS2) ,ESOF 極 2 閥組 2 系統(tǒng) 1 (ES0F_P2G2_SYS1) ,ESOF 極 2 閥組 2系統(tǒng)2(ES0F_P2G2_SYS2)這四個信號分別并聯(lián)在一起，送至極2保護接口屏內(nèi)。如圖7所示，保護接口屏是直流控制保護系統(tǒng)與交流保護系統(tǒng)之間的接口點。保護接口屏接收到最后線路\最后斷路器的判斷后，發(fā)出信號至直流控制系統(tǒng)中，直流控制系統(tǒng)就會啟動緊急停極ESOF的指令。其工作原理為，在連接換流變壓器的交流場串中，當交流站控系統(tǒng)檢測出換流變只通過本串中該斷路器與交流母線連接，交流站控屏即判斷此斷路器為最后斷路器；交流站控屏向交流就地接口屏發(fā)出最后斷路器的判斷邏輯，交流就地接口屏開出相應的接點信號，作為啟動直流系統(tǒng)緊急停機的條件之一。斷路器保護屏中設(shè)置總跳閘繼電器，當該斷路器收到跳閘命令時，總跳閘繼電器動作，并開出相應的接點信號，作為啟動直流系統(tǒng)緊急停機的條件之二。上述兩個條件同時滿足時，表示直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)唯一相連的斷路器即將斷開，即直流系統(tǒng)即將與交流系統(tǒng)斷開。此時，將交流站控屏開出的最后斷路器的接點和斷路器保護屏中的總跳閘繼電器接點串聯(lián)，向保護接口屏發(fā)出跳閘命令，當上述兩個接點都動作時，此命令生效。保護接口屏是直流控制保護系統(tǒng)與交流保護系統(tǒng)之間的接口。保護接口屏接收到跳閘命令時，發(fā)出信號至閥組控制屏，啟動緊急停極命令。由于直流控制系統(tǒng)緊急停極命令的速度要比斷路器自身跳閘動作速度快，即可以實現(xiàn)在交流斷路器完全跳開時直流系統(tǒng)已停。即在直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)斷開前，閉鎖直流系統(tǒng)，使直流系統(tǒng)不會因為交流負荷的忽然斷開造成換流站內(nèi)電壓過高，保護了換流站中的設(shè)備不受損壞。[0036]交流站控屏判斷出某一條線路是最后線路最后線路的判斷針對母線系統(tǒng)進行判斷，判斷邏輯考慮所有交流線路。對于站內(nèi)線路，當某一線路滿足該線路斷開后造成整個母線系統(tǒng)失電的條件時，交流站控屏即判斷此線路為最后線路。交流站控屏向交流就地接口屏發(fā)出最后線路的判斷邏輯，交流就地接口屏開出相應的接點信號，作為啟動直流系統(tǒng)緊急停機的條件之一。斷路器保護屏中設(shè)置總跳閘繼電器，當該斷路器收到跳閘命令時，總跳閘繼電器動作，并開出相應的接點信號。將某一條線路對應的兩臺斷路器的總跳閘繼電器串聯(lián)，作為啟動直流系統(tǒng)緊急停機的條件之二。上述兩個條件同時滿足時，表示直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)唯一相連的線路即將斷開，即直流系統(tǒng)即將與交流系統(tǒng)斷開。將交流站控屏開出的最后線路的接點和該線路的兩臺斷路器的斷路器保護屏中的總跳閘繼電器接點串聯(lián)，向保護接口屏發(fā)出跳閘命令。當上述三個接點都動作時，此命令生效；保護接口屏接收到跳閘命令時，發(fā)出信號至閥組控制屏，啟動緊急停極命令；交流就地接口屏同時開出最后線路的判斷接點，送至線路保護屏，閉鎖線路重合閘功能。與現(xiàn)有的直流輸電工程相比，特高壓直流輸電工程中最后斷路器和最后線路保護增加了兩個閥組系統(tǒng)的保護，實現(xiàn)了閉鎖線路重合閘硬件實現(xiàn)功能，優(yōu)化了回路結(jié)構(gòu)，保證了特高壓直流設(shè)備的安全。
權(quán)利要求1.一種特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于包括判斷最后斷路器和最后線路的交流站控屏、設(shè)置有總跳閘繼電器的斷路器保護屏、發(fā)出最后斷路器和最后線路的判斷邏輯并開出相應接點信號的交流就地接口屏、傳輸信號的保護接口屏和啟動緊急停極命令的閥組控制屏，所述的交流站控屏的輸出端連接交流就地接口屏，所述的斷路器保護屏和交流就地接口屏的輸出端連接保護接口屏，所述的保護接口屏的輸出端連接閥組控制屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于所述的斷路器保護屏的輸出端均連接保護接口屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于所述的斷路器保護屏中設(shè)置有繼電器箱，所述的繼電器箱由多個繼電器并聯(lián)組成，所述的多個繼電器上還并聯(lián)有至少一套總跳閘繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于所述繼電器箱設(shè)有的并聯(lián)的分相跳閘繼電器和三相跳閘繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于所述的一套總跳閘繼電器至少設(shè)置有八副接點，其中四副接點與交流就地接口屏判別最后斷路器的接點串接，另四副接點與同一線路連接的相鄰斷路器的四副接點分別串接，再與交流就地接口屏判別的最后線路接點串接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流輸電換流站保護裝置，其特征在于所述的斷路器保護屏引出的四個閥組系統(tǒng)，這四個閥組系統(tǒng)的輸出信號并聯(lián)在一起，連接到保護接口屏。
專利摘要本實用新型公開了特高壓直流輸電換流站保護裝置，包括判斷最后斷路器和最后線路的交流站控屏、設(shè)置有總跳閘繼電器的斷路器保護屏、發(fā)出最后斷路器和最后線路的判斷邏輯并開出相應接點信號的交流就地接口屏、傳輸信號的保護接口屏和啟動緊急停機命令的閥組控制屏，所述的交流站控屏的輸出端連接交流就地接口屏，所述的斷路器保護屏和交流就地接口屏的輸出端連接保護接口屏，所述的保護接口屏的輸出端連接閥組控制屏。本實用新型輸電換流站保護方法克服了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復雜、過多依賴軟件性能的缺陷，優(yōu)化了回路結(jié)構(gòu)，保證了特高壓直流設(shè)備的安全。
文檔編號H02H7/00GK202134890SQ201120135230
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者劉宣宣, 向長征, 張巧玲, 楊明, 肖異, 鄒榮盛 申請人:中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院