【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种c-npc型拓扑换流器的控制保护装置及方法。
技术介绍
1、为了解决边远地区和海岛供电的电网存在的运行容量与负荷不匹配、供电间歇性大、电能质量差、黑启动时间长等问题，有必要开展采用柔性直流输电技术进行配网供电方式的研究。基于mmc技术的柔性直流输电技术具有潮流双向流动、电能质量高、损耗低等优势，但换流阀成本高、体积大。
2、采用级联三电平换流器(cascade neutral point clamped converter，c-npc)拓扑的配网柔直，通过若干个三电平功率模块单元直流侧直接串联、交流侧通过多绕组变压器并联的方式构成，实现了系统级换流器容量和耐压等级的提升，具有开关频率高、电能质量好，功率密度大、占地面积小、经济性好、可以向无源网络供电等特点。每个c-npc功率模块单元直流侧都配置有复合旁路单元，确保功率模块严重故障时自动旁路退出，可以最大限度保障系统运行可靠性。目前c-npc拓扑架构的配网柔直工程应用还比较少，尤其是配网柔直用的控保系统架构还没有成熟的解决方案。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中缺少适用于c-npc拓扑架构的配网柔直用的控保系统的问题，本专利技术提出了一种c-npc型拓扑换流器的控制保护装置，所述控制保护装置通过以太网和光纤分别与系统调度端和若干c-npc子单元连接；所述控制保护装置包括：双重化的站控制层、双重化的极控制层和阀控制层；
2、所述站控制层，用于基于接收到的系统调度端下发
3、所述极控制层，用于基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理和装置级保护功能操作，并将计算得到的有功、无功类参考指令下发给阀控制层；
4、所述阀控制层，用于基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理和子模块级保护功能操作，并将生成的igbt触发脉冲下发给各c-npc子单元。
5、优选的，所述站控制层，具体用于：
6、基于以太网接收到系统调度端下发的启停指令和控制目标；
7、基于所述启停指令和控制目标进行控制站内刀闸、开关分合的测控功能操作，并将所述启停指令和控制目标下发给极控制层。
8、优选的，所述极控制层，具体用于：
9、基于所述启停指令和控制目标执行正极或负极的启动和停运控制以及装置级保护功能操作；
10、基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理，计算得到有功、无功类参考指令；
11、将所述有功、无功类参考指令下发给阀控制层。
12、优选的，所述阀控制层，具体用于：
13、基于换流器的电气量、状态量进行子模块级保护功能操作；
14、基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理，计算得到三相电压调制波；
15、基于所述三相电压调制波进行调制，得到igbt触发脉冲；
16、将所述igbt触发脉冲通过光纤下发给各c-npc子单元进行触发。
17、优选的，所述装置级保护功能操作，包括：交流过压保护、交流欠压保护、交流过流保护、换流站直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和直流极母线差动保护。
18、优选的，所述子模块保护功能操作，包括：阀侧交流过压保护、交流欠压保护、过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和中点过压保护。
19、所述控制保护装置的硬件配置采用标准化板卡。
20、基于同一专利技术构思，本专利技术还提出了一种c-npc型拓扑换流器的控制保护方法，包括：
21、基于控制保护装置的站控制层接收到的系统调度端下发的启停指令和控制目标下发给控制保护装置的极控制层；
22、基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理和装置级保护功能操作，并将计算得到的有功、无功类参考指令下发给控制保护装置的阀控制层；
23、基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理和子模块级保护功能操作，并将生成的igbt触发脉冲下发给各c-npc子单元。
24、优选的，所述基于控制保护装置的站控制层接收到的系统调度端下发的启停指令和控制目标下发给控制保护装置的极控制层，包括：
25、基于以太网接收到系统调度端下发的启停指令和控制目标；
26、基于所述启停指令和控制目标进行控制站内刀闸、开关分合的测控功能操作，并将所述启停指令和控制目标下发给极控制层。
27、优选的，所述基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理和装置级保护功能操作，并将计算得到的有功、无功类参考指令下发给控制保护装置的阀控制层，包括：
28、基于所述启停指令和控制目标执行正极或负极的启动和停运控制以及装置级保护功能操作；
29、基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理，计算得到有功、无功类参考指令；
30、将所述有功、无功类参考指令下发给阀控制层。
31、优选的，所述基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理和子模块级保护功能操作，并将生成的igbt触发脉冲下发给各c-npc子单元，包括：
32、基于所述换流器的电气量、状态量进行子模块级保护功能操作；
33、基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理，计算得到三相电压调制波；
34、基于所述三相电压调制波进行调制，得到igbt触发脉冲；
35、将所述igbt触发脉冲通过光纤下发给各c-npc子单元进行触发。
36、优选的，所述装置级保护功能操作，包括：交流过压保护、交流欠压保护、交流过流保护、换流站直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和直流极母线差动保护。
37、优选的，所述子模块保护功能操作，包括：阀侧交流过压保护、交流欠压保护、过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和中点过压保护。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
39、一种c-npc型拓扑换流器的控制保护装置，所述控制保护装置通过以太网和光纤分别与系统调度端和若干c-npc子单元连接；所述控制保护装置包括：站控制层、双重化的极控制层和阀控制层；所述站控制层，用于基于接收到的系统调度端下发的启停指令和控制目标下发给极控制层；所述极控制层，用于基于所述启停指令和控制目标进行外环控制算法处理和装置级保护功能操作，并将计算得到的有功、无功类参考指令下发给阀控制层；所述阀控制层，用于基于所述有功、无功类参考指令进行内环控制算法处理和子模块级保护功能操作，并将生成的igbt触发脉冲下发给各c-npc子单元；本专利技术中的控制保护装置采用分层架构，由站控制层、极控制层和阀控制层组成，使控制保护装置的功能清晰、灵活性更高；本专利技术运行时仅需极控制层向阀控制层下发有功、无功类参考指令，装置的可靠性更高、独立性更强、对控保实时性要求更低；
40、本专利技术中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种C-NPC型拓扑换流器的控制保护装置，其特征在于，所述控制保护装置通过以太网和光纤分别与系统调度端和若干C-NPC子单元连接；所述控制保护装置包括：双重化的站控制层、双重化的极控制层和阀控制层；
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述站控制层，具体用于：
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述极控制层，具体用于：
4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述阀控制层，具体用于：
5.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述装置级保护功能操作，包括：交流过压保护、交流欠压保护、交流过流保护、换流站直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和直流极母线差动保护。
6.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述子模块保护功能操作，包括：阀侧交流过压保护、交流欠压保护、过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和中点过压保护。
7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述控制保护装置的硬件配置采用标准化板卡。
8.一种C-NPC型拓扑换流器的控制保护方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种c-npc型拓扑换流器的控制保护装置，其特征在于，所述控制保护装置通过以太网和光纤分别与系统调度端和若干c-npc子单元连接；所述控制保护装置包括：双重化的站控制层、双重化的极控制层和阀控制层；
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述站控制层，具体用于：
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述极控制层，具体用于：
4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述阀控制层，具体用于：
5.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述装置级保护功能操作，包括：交流过压保护、交流欠压保护、交流过流保护、换流站直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和直流极母线差动保护。
6.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述子模块保护功能操作，包括：阀侧交流过压保护、交流欠压保护、过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流过流保护和中点过压保护。
7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述控制保护装置的硬件配置采用标准化板卡。
8.一种c-npc型拓扑换流器的控制保...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑青青，查鲲鹏，李芳灵，刘洪鑫，狄伟翔，刘旺，张佃青，杨立，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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