[发明专利]一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的保护系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子应用技术领域，主要涉及可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置的保护系统。

背景技术

2008年初，我国华中、西南、华东地区发生了严重的雨雪冰冻灾害，其降雪量之大、冰冻范围之广、持续时间之长为历史罕见。受持续大范围雨雪冰冻天气影响，电网设施覆冰覆雪严重，断线倒塔线路跳闸现象频发，造成电网巨大损失，局部地区电网甚至遭受毁灭性打击。为解决输电线路覆冰灾害给电力系统、国民经济乃至全社会造成的重大损失，国内外关于输电线路融冰进行了大量的分析研究工作。在众多的融冰方案中，基于电力电子整流技术的直流融冰方案受到了国内外大多数专家学者的青睐，具有非常广泛的发展应用空间。

由于冰灾发生的时间和频度都较小，若直流融冰设备仅能够作为融冰装置使用，其经济性较差。为提高设备的利用率，保持设备的健康水平，可以在大功率晶闸管变流技术的基础上，开发兼顾直流融冰和静止无功补偿两种用途可重构的电力电子装置，即可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置，以满足220kV及以上电压等级输电线路融冰/除冰需要。在输电线路没有融冰需求时，作为动态无功补偿装置使用，其功能相当于常规的静态无功补偿(SVC)装置，可以为系统提供动态无功支撑，阻尼系统低频振荡，提高系统稳定极限和输送能力。而当输电线路需要融冰时，经过简单的主接线重构，可以较方便的改为直流融冰装置，将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压为输电线路提供必要的直流融冰电流来加热导线使其覆冰融化。目前，国内还没有此类装置的应用，在国外，也只是加拿大的Lévis变电站有一套AREVA公司开发的试运行装置。

由于该装置运行于静态无功补偿(SVC)和直流融冰两种状态，本发明的保护系统就是针对可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置两种运行工况所设计，保证装置在两种不同运行工况下都能稳定，可靠运行。

发明内容

本发明方案的目的是保证可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置在两种不同的工况下均能可靠运行，发生阀短路或交直流系统故障时，能可靠跳闸。

可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置的保护系统如附图1所示，该系统为集成式的保护系统，主要由数据采集处理单元，保护逻辑处理单元，数字量输入输出(DIDO)处理单元，上位机处理单元几个部分组成。

数据采集处理单元采集系统中所有的交直流电压、电流量，经过预处理，变换成数字信号后，通过光纤网络，根据同步串行总线(SPI)协议，发送给汇总单元，汇总单元收集到所有通道的采样值，把所有采样值重新组合编码后，通过同步串行总线(SPI)发送给保护逻辑处理单元和其它控制单元。

数字量输入输出(DIDO)处理单元通过控制器局部网2(CAN-bus Network2)与保护及控制单元通信，控制器局部网2(CAN-bus Network2)工作于多主模式，各单元相互之间都可以通信，数字量输入输出(DIDO)处理单元接收其它单元发送的命令，执行对断路器或隔离刀闸的操作，以及断路器隔离刀闸辅助接点状态的采集。

上位机处理单元主要完成系统界面的显示，人机交互，遥控、巡检等功能，通过控制器局部网1(CAN-bus Network1)对各单元进行操作，控制器局部网1(CAN-bus Network1)工作于主从方式，上位机为主接点，其它接点为从接点，各从接点之间无法通信，上位机通过广播的方式对各单元进行校时，模式设定等操作，根据内部协议，可以对各单元进行保护定值的设定、查询、保护压板的投退等功能，各单元的状态信息及事件也可以通过控制器局部网1(CAN-bus Network1)上传给上位机。

保护逻辑处理单元接收数据采集处理单元的采样数据，根据需要从接收缓冲区提取保护相关通道的采样值，运行保护算法，进行保护逻辑的判断。通过控制器局部网1(CAN-busNetwork1)与上位机通信，完成工作模式，保护定值的设定，并把装置运行中的事件顺序记录(SOE)发送给上位机；通过控制器局部网2(CAN-bus Network2)与数字量输入输出(DIDO)单元进行通信，保护出口后，通过控制器局部网2(CAN-bus Network2)向数字量输入输出(DIDO)单元发送跳闸命令，在融冰模式下，还要通过开关量输出去控制整流器闭锁，并形成旁通对续流。

该装置运行于静态无功补偿(SVC)和融冰两种工作模式，在不同模式下，保护的对象和范围都不同，所以保护配置也不同，下面介绍一下两种模式下的保护配置情况。

(1)直流融冰模式