[实用新型]柔性直流输电换流站断路器的交直流配合保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电换流站断路器的交直流配合保护装置。属于直流输送电设备技术领域。 

背景技术

目前，柔性直流输电基于电压源变流器和脉冲宽度调制技术将直流电压逆变为幅值和相位都可控的交流电压，可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，增强了输电的灵活性，成为实现大型风电场与主网之间的稳定联结的最有潜质的电力传输方式。 

如图1所示，现有技术的柔性直流输电换流站一般采用线变组的进、出线方式，通常一端连接风电场的出线，另一端连接交流大电网。由于现有技术的两端换流站都只有一个交流断路器，在站内发生任何故障的情况下，只能通过该站内唯一的断路器切除故障点与交流电网的连接，因此，为确保柔性直流输电换流站昂贵电力电子设备的安全，在断路器失灵的情况下通过远跳风电场或者交流电网断路器；同时不能因为断路器失灵误动导致风电不能外送。该断路器保护及其失灵保护是柔性直流输电换流站保护设备中的重中之重，需要交流保护及直流保护的相互配合才能实现既保证设备安全有能最大限度降低短路失灵远跳的误动。 

现有技术对断路器保护，一般采用线变组接线方式的断路器失灵启动通过断路器辅助保护装置实现。如图2所示，启动的判据是保护动作和流过断路器的三相电流大于整定值(额定电流)，当同时满足两个条件延时后失灵保护出口，通过远跳接口装置远跳上级断路器实现断路器失灵保护功能。 

该技术方案只能解决直流双极接地故障和交流母线三相接地故障的情况下断路器失灵远跳上级断路器，这两种故障的情况下交流进线的电流都因为故障点的存在爬升。 

对于换流站直流侧其他区域的故障如直流极线单相接地，阀区内部短路等故障不能满足交流进线电流增大的条件。基于电压源变流器的换流阀在直流侧发生单相接地故障时直流保护动作断路器跳闸同时闭锁换流阀，换流阀闭锁而使得功率没有进行交换，即使直流侧单相接地或者阀区发生短路故障交流侧的电流都只有几十安培左右的电流，经过CT的变比之后(假如为3200:1)进入断路器失灵保护装置，由于断路器失灵保护装置的电流判据最小为0.08安培，经过变比之后的二次电流低于保护的可整定范围不能满足启动失灵条件。这种情况下断路器失灵拒动，失灵保护判据不满足启动远跳条件，导致上级断路器不能正确跳闸，不仅损坏换流站的昂贵电力电子设备，同时将故障区域扩大。 

实用新型内容

本实用新型的目的，是针对传统断路器失灵保护应用在基于电压源变流器换流站中 的缺陷，提供一种柔性直流输电换流站断路器的交直流配合保护装置。 

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到： 

柔性直流输电换流站断路器的交直流配合保护装置，其结构特点在于：包括交流保护区域和直流保护区域，交流保护区域主要包含连接变压器T、交流进线断路器DL、交流端隔离开关DS及交流端电流测量单元CT；直流保护区域主要包括二个换流器converter、启动回路电阻R及直流端隔离开关DS、直流线路的平波电抗器L、桥臂电抗器L及直流测量单元CT、PT、直流端隔离开关DS；交流端电流测量单元CT的输入端通过交流端隔离开关DS连接交流电网、其输出端连接交流保护装置的输入端及变压器T的输入端；交流保护装置具有失灵保护结构，设有断路器保护操作箱的TJR节点，其输出端连接远跳接口装置的输入端之一；变压器T的检测端通过交流侧电阻R、电流测量单元CT接地，变压器T的输出端分二路，第一路通过交流检测单元PT连接直流保护区域保护装置的输入端，直流保护区域保护装置具有失灵保护结构，设有断路器保护操作箱的TJR节点，其输出端连接远跳接口装置的输入端之二和第二路直流保护区域的启动电路的输入端，所述启动电路的输出端通过直流侧测量单元之一连接二路换流器回路的控制输入端，各换流器回路由平波电抗器L、直流测量单元CT、PT、换流器converter和直流端隔离开关DS连接而成；远跳接口装置的输出端通过光纤连接对侧变电站断路器操作箱的输入端，进行跳闸控制。 

本实用新型的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到： 

进一步地，风电场的功率由交流进线送入，通过连接变压器的升压进入直流保护区域，直流保护区域的启动回路限制换流器充电的电流，保护换流器。 

进一步地，交流保护区域与直流保护区域相互独立，构成各个区域的独立保护结构。