CN106953295A - 一种高压直流断路器控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流断路器控制***及方法,包括与换流站相连的断路器控制器,还包括分别与断路器控制器相连的断路器IO单元、检测单元、机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,所述断路器IO单元与检测单元相连且断路器IO单元还与MOV返回单元相连,在直流电网发生故障时,高压直流断路器可以在很短的时间内切断故障电流,保证直流电网安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压直流断路器控制***及方法。
背景技术
随着电力电子器件和控制技术的进步,多端柔性直流输电技术及直流电网应用越来越广泛。由于直流***的阻尼相对较低,一旦直流侧发生故障,直流侧电流会快速上升,并且由于IGBT中反并联二极管的存在,通常无法采取闭锁换流器的方法限制短路电流。高压直流断路器可快速限制并切断故障电流,隔离故障,成为直流电网安全运行的有效保障。
在直流电网发生故障时,需要高压直流断路器在很短的时间内切断故障电流,保证直流电网安全运行,因此,高压直流断路器的控制***需要简单可靠,可准确快速的对高压直流断路器进行可靠的控制和保护。本发明即是基于此种需求而产生。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种高压直流断路器控制***及方法,在直流电网发生故障时,高压直流断路器可以在很短的时间内切断故障电流,保证直流电网安全运行。
为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
一种高压直流断路器控制***,包括与换流站相连的断路器控制器,还包括分别与断路器控制器相连的断路器IO单元、检测单元、机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,所述断路器IO单元与检测单元相连且断路器IO单元还与MOV返回单元相连,其中:
所述检测单元用于采集高压直流断路器的模拟量并发送给断路器IO单元;
所述MOV返回单元用于采集高压直流断路器的开关量并发送给断路器IO单元;
所述断路器IO单元接收检测单元、MOV返回单元采集到的模拟量和开关量,上送给断路器控制器;
所述断路器控制器接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息控制高压直流断路器;
所述机械开关触发单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器机械开关开通或断开;
所述通态阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器通态阀开通或断开;
所述限流阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器限流阀开通或断开。
优选,所述断路器控制器包括互为冗余的断路器控制器A和断路器控制器B,机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元分别与断路器控制器A和断路器控制器B相连。
优选,所述检测单元包括互为冗余的检测单元A和检测单元B,所述断路器IO单元包括互为冗余的断路器IO单元A和断路器IO单元B,所述MOV返回单元分别与断路器IO单元A和断路器IO单元B相连。
优选,断路器IO单元A分别与断路器控制器A和检测单元A相连,检测单元A与断路器控制器A相连,断路器IO单元B分别与断路器控制器B和检测单元B相连,检测单元B与断路器控制器B相连。
一种高压直流断路器控制方法,包括如下步骤:
步骤1、断路器控制器接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息控制高压直流断路器,包括控制高压直流断路器分闸、控制高压直流断路器合闸及控制高压直流断路器进行故障保护;
步骤2、当控制高压直流断路器分闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制断开通态阀;
03、断路器控制器控制断开机械开关;
04、断路器控制器控制断开限流阀;
当控制高压直流断路器合闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制导通机械开关和通态阀;
03、断路器控制器控制断开限流阀。
优选,当控制高压直流断路器进行故障保护时,具体包括如下步骤:
1)断路器控制器对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元进行监控;
2)将监测到的故障信息转换为触发命令后下发给机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,完成对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元的控制。
本发明的有益效果是:
第一、本发明中断路器控制器直接控制机械开关触发单元、限流阀子模块控制单元和通态阀子模块控制单元。有效减小控制***延时,可快速响应及处理***故障和换流站下发的命令。
第二、本发明中高压直流断路器的控制***设备数量少,控制流程清晰,设计简单可靠。
附图说明
图1是本发明一种高压直流断路器控制***的结构框图;
图2是本发明高压直流断路器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示,一种高压直流断路器控制***,包括与外界换流站相连的断路器控制器,还包括分别与断路器控制器相连的断路器IO单元、检测单元、机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,所述断路器IO单元与检测单元相连且断路器IO单元还与MOV返回单元相连。
高压直流断路器是直流电网的重要组成部分,直流电网发生故障时高压直流断路器可快速准确的切断故障流,保证直流电网安全运行。本发明可有效减小控制延时,最大程度保证高压直流断路器正常运行。如图2所示,高压直流断路器包括机械开关S1(可选用快速机械开关)、通态阀Q1、通态阀避雷器MOV1、限流阀Q2、限流阀避雷器MOV2、二极管阀组D1~D4。
通态阀Q1和通态阀避雷器MOV1并联后和机械开关S1串联;二极管阀组D1的正极和二极管阀组D3的负极连接,二极管阀组D2的正极和二极管阀组D4的负极连接;二极管阀组D1的负极、二极管阀组D2的负极、限流阀Q2的一端以及限流阀避雷器MOV2的一端连接在一起;二极管阀组D3的正极、二极管阀组D4的正极、限流阀Q2的另一端以及限流阀避雷器MOV2的另一端连接在一起;以二极管阀组D1的正极、二极管阀组D2的正极为两个端口,和机械开关S1、通态阀Q1、通态阀避雷器MOV1并联。
一种高压直流断路器控制***,其中:
所述检测单元用于采集高压直流断路器的模拟量并发送给断路器IO单元;
所述MOV返回单元用于采集高压直流断路器的开关量并发送给断路器IO单元;
所述断路器IO单元接收检测单元、MOV返回单元采集到的模拟量和开关量,上送给断路器控制器;
所述断路器控制器是***中核心部件,完成对高压直流断路器的控制算法:接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息控制高压直流断路器;
所述机械开关触发单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器机械开关开通或断开;
所述通态阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器通态阀开通或断开;
所述限流阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器限流阀开通或断开。
为了提高***的安全性和可靠性,优选,所述断路器控制器包括互为冗余的断路器控制器A和断路器控制器B,机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元分别与断路器控制器A和断路器控制器B相连。
断路器控制器包括核心板、接口板、总线板及电源板,其中:
核心板是断路器控制器的控制部分,完成控制算法计算;
接口板将核心板上计算结果转换为具体的控制命令,传送给机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,完成对高压机械开关的控制,并接收上述三个单元返回的执行结果,传送给核心板;
总线板连接核心板、接口板和电源板,完成电源及信号传输;
电源板为断路器控制器提供电源。
如图1所述,换流站一般为柔性直流换流站,也包括柔性直流换流站A和柔性直流换流站B,且断路器控制器A分别与柔性直流换流站A和柔性直流换流站B相连,断路器控制器B分别与柔性直流换流站A和柔性直流换流站B相连。
检测单元包括互为冗余的检测单元A和检测单元B,所述断路器IO单元包括互为冗余的断路器IO单元A和断路器IO单元B,所述MOV返回单元分别与断路器IO单元A和断路器IO单元B相连。
断路器IO单元A分别与断路器控制器A和检测单元A相连,检测单元A与断路器控制器A相连,断路器IO单元B分别与断路器控制器B和检测单元B相连,检测单元B与断路器控制器B相连。
相应的,一种高压直流断路器控制方法,包括如下步骤:
步骤1、断路器控制器接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息(直流母线电压、电流信息)控制高压直流断路器,包括控制高压直流断路器分闸、控制高压直流断路器合闸及控制高压直流断路器进行故障保护;
步骤2、当控制高压直流断路器分闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制断开通态阀;
03、断路器控制器控制断开机械开关;
04、断路器控制器控制断开限流阀;
当控制高压直流断路器合闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制导通机械开关和通态阀;
03、断路器控制器控制断开限流阀。
当控制高压直流断路器进行故障保护时,具体包括如下步骤:
1)断路器控制器对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元进行监控;
2)将监测到的故障信息转换为触发命令后下发给机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,完成对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元的控制。
在控制过程中,断路器控制器可进行平滑切换,即当换流站对断路器控制器进行主动切换、断路器控制器和换流站之间通信故障、断路器控制器自检异常、断路器控制器和断路器IO单元之间通信故障或断路器控制器和检测单元之间通信异常时,只要出现上述任意一种状况,则由出现故障的断路器控制器切换到冗余的断路器控制器,同时由出现故障的断路器IO单元切换到冗余的断路器IO单元。
断路器控制器能够将换流站下发的或根据直流线路故障电压/电流判断出的高压直流断路器动作行为转换为触发命令下发给机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,并能根据机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元上送的状态信息对高压直流断路器状态进行监测及保护。同时断路器控制器实时检测自身运行情况,如插件故障、通信故障等,一旦发现异常,将采取报警、切换、停运等合理措施,保证***的正常运行。
本发明的有益效果是:
第一、本发明中断路器控制器直接控制机械开关触发单元、限流阀子模块控制单元和通态阀子模块控制单元。有效减小控制***延时,可快速响应及处理***故障和换流站下发的命令。
第二、本发明中高压直流断路器的控制***设备数量少,控制流程清晰,设计简单可靠。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种高压直流断路器控制***,包括与换流站相连的断路器控制器,其特征在于,还包括分别与断路器控制器相连的断路器IO单元、检测单元、机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,所述断路器IO单元与检测单元相连且断路器IO单元还与MOV返回单元相连,其中:
所述检测单元用于采集高压直流断路器的模拟量并发送给断路器IO单元;
所述MOV返回单元用于采集高压直流断路器的开关量并发送给断路器IO单元;
所述断路器IO单元接收检测单元、MOV返回单元采集到的模拟量和开关量,上送给断路器控制器;
所述断路器控制器接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息控制高压直流断路器;
所述机械开关触发单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器机械开关开通或断开;
所述通态阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器通态阀开通或断开;
所述限流阀子模块控制单元根据断路器控制器的命令控制高压直流断路器限流阀开通或断开。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流断路器控制***,其特征在于,所述断路器控制器包括互为冗余的断路器控制器A和断路器控制器B,机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元分别与断路器控制器A和断路器控制器B相连。
3.根据权利要求2所述的一种高压直流断路器控制***,其特征在于,所述检测单元包括互为冗余的检测单元A和检测单元B,所述断路器IO单元包括互为冗余的断路器IO单元A和断路器IO单元B,所述MOV返回单元分别与断路器IO单元A和断路器IO单元B相连。
4.根据权利要求3所述的一种高压直流断路器控制***,其特征在于,断路器IO单元A分别与断路器控制器A和检测单元A相连,检测单元A与断路器控制器A相连,断路器IO单元B分别与断路器控制器B和检测单元B相连,检测单元B与断路器控制器B相连。
5.根据权利要求2所述的一种高压直流断路器控制***,其特征在于,断路器控制器A分别与柔性直流换流站A和柔性直流换流站B相连,断路器控制器B分别与柔性直流换流站A和柔性直流换流站B相连。
6.一种高压直流断路器控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、断路器控制器接收换流站控制命令或根据检测单元上送的信息控制高压直流断路器,包括控制高压直流断路器分闸、控制高压直流断路器合闸及控制高压直流断路器进行故障保护;
步骤2、当控制高压直流断路器分闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制断开通态阀;
03、断路器控制器控制断开机械开关;
04、断路器控制器控制断开限流阀;
当控制高压直流断路器合闸时,具体包括如下步骤:
01、断路器控制器控制导通限流阀;
02、断路器控制器控制导通机械开关和通态阀;
03、断路器控制器控制断开限流阀。
7.根据权利要求6所述的一种高压直流断路器控制方法,其特征在于,当控制高压直流断路器进行故障保护时,具体包括如下步骤:
1)断路器控制器对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元进行监控;
2)将监测到的故障信息转换为触发命令后下发给机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元,完成对机械开关触发单元、通态阀子模块控制单元和限流阀子模块控制单元的控制。
8.根据权利要求6或7所述的一种高压直流断路器控制方法,其特征在于,在控制过程中,当换流站对断路器控制器进行主动切换、断路器控制器和换流站之间通信故障、断路器控制器自检异常、断路器控制器和断路器IO单元之间通信故障或断路器控制器和检测单元之间通信异常时,由出现故障的断路器控制器切换到冗余的断路器控制器,同时由出现故障的断路器IO单元切换到冗余的断路器IO单元。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170714 |
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