本发明专利技术涉及直流输电领域，具体涉及一种直流输电换流阀控制保护系统及其控制保护方法。控制保护系统由互为冗余的运行系统和热备用系统构成；所述运行系统和热备用系统均包括极控系统以及与其进行通信的阀基电子设备；所述运行系统和热备用系统分别通过光纤与晶闸管触发监测子系统连接；所述晶闸管触发监测子系统包括晶闸管以及与其匹配设置的晶闸管触发监测单元。所述保护方法的保护对象包括换流阀保护和阀基电子设备自身故障保护；保护方法的动作结果包括报警、请求切换和请求跳闸；本发明专利技术大大提高了直流输电系统运行的稳定性，大大降低了直流输电系统的停运时间和检修时间，使直流输电系统的经济效益优势得到充分发挥。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流输电领域，具体涉及。
技术介绍
传统的换流阀控制保护系统的冗余设计并不完善，仅有一个系统可以接收到来自换流阀的回报信息，并且主从系统切换时间较长，对直流输电系统造成很大的冲击。有的换流阀控制保护系统为了减少触发光纤的数量在高压侧采用分光器设计，但分光器的可靠性较差，增加了系统的不稳定因素。并且传统的直流换流阀触发与监测单元存在被动监视、编码复杂、无快速取能等问题，都对系统的稳定运行造成影响。换流阀是直流输电系统的核心设备,其工作的稳定性和可靠性对直流输电系统正常运行起着极为重要的作用。目前直流换流阀均采用多级晶闸管串联的方式提高换流阀的耐压水平，同时采用水冷却系统对换流阀及其阻尼回路进行冷却，因此换流阀控制保护系统要能及时可靠的实现对多晶闸管串联的直流换流阀进行控制和保护。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种直流输电换流阀控制保护系统，另一目的是提供一种直流输电换流阀控制保护方法，本专利技术通过极控系统、阀基电子设备(VBE)、晶闸管触发监测单元(TTM)、晶闸管阻尼回路和水冷系统的协同配合可以高效准确的完成换流阀在直流输电系统运行工况下的控制和保护功能。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:一种直流输电换流阀控制保护系统，其改进之处在于，所述控制保护系统由互为冗余的运行系统和热备用系统构成；所述运行系统和热备用系统均包括极控系统以及与其进行通信的阀基电子设备；所述运行系统和热备用系统分别通过光纤与晶闸管触发监测子系统连接；所述晶闸管触发监测子系统包括晶闸管以及与其匹配设置的晶闸管触发监测单J Li ο优选的，所述运行系统和热备用系统同时接收来自换流阀的状态回报信息并进行处理，若运行系统出现故障或检测到换流阀故障时切换到热备用系统，实现无延时切换。优选的，所述阀基电子设备通过一组光纤与晶闸管触发监测单元进行通信，光纤组数与单个换流阀的晶闸管级数一一对应；所述阀基电子设备按照极控系统发出的触发时序脉冲触发晶闸管，并对故障晶闸管进行定位。较优选的，所述阀基电子设备包括通信控制机箱和触发检测机箱；所述通信控制机箱接收来自极控系统的控制指令并将其分别发送给触发监测机箱，同时接收来至触发监测机箱发送的换流阀和阀基电子设备状态信息，将信息汇总处理后转发给极控系统，所述极控系统根据阀基电子设备的反馈信息执行相应保护动作和下发触发脉冲；所述触发监测机箱完成接收触发命令CP后经过编码成触发脉冲，发送给晶闸管触发监测单元，并接收晶闸管触发监测单元的回报脉冲，判断换流阀状态，并定时通过总线通信上传晶闸管状态信息，当换流阀出现故障时给出报警或者跳闸请求。较优选的，所述通信控制机箱用于完成下行信号的采集处理、VBE上行信号的发出和事件的通信，以及工程现场的调试；包括通信板、输出和输入板，电源板、检测板和调试板；所述触发监测机箱包括阀避雷器动作计数器、漏水检测器和GPS时钟；所述阀避雷器动作计数器对阀避雷器的动作次数进行计数；所述漏水检测器对水冷系统是否漏水进行检测；所述GPS时钟记录并上报换流阀状态、阀避雷器动作情况和水冷系统的漏水情况。较优选的，所述一组光纤中包括触发光纤和回报光纤；单个换流阀的晶闸管级数(144。优选的，所述晶闸管触发监测单元用于实现晶闸管触发与监测、晶闸管正向过电压保护、晶闸管dv/dt保护、正向过电压保护动作后的自动调低保护水平、晶闸管反向恢复保护、电流断续保护、并将晶闸管级状态和保护动作情况通过光纤发送至阀基电子设备；当晶闸管触发监测单元处于高电位，其工作能量从晶闸管阻尼回路获取。优选的，所述控制保护系统包括水冷系统和晶闸管阻尼回路，所述水冷系统和晶闸管阻尼回路分别与晶闸管连接；水冷系统和晶闸管阻尼回路的个数分别与晶闸管级一一对应。本专利技术基于另一目的提供的一种直流输电换流阀控制保护方法，其改进之处在于，所述保护方法的保护对象包括换流阀保护和阀基电子设备自身故障保护；保护方法的动作结果包括报警、请求切换和请求跳闸；所述保护方法包括:(I)当运行系统和热备用系统的阀基电子设备都正常工作时，控制保护系统收到运行系统的跳闸信号后，进行运行系统和热备用系统切换，若切换后的运行系统收到跳闸信号，则进行跳闸操作；(2)当只有I套阀基电子设备正常工作、另一套阀基电子设备故障时，控制保护系统收到正常工作的阀基电子设备请求跳闸指令，进行闭锁换流阀跳闸操作；(3)当故障阀基电子设备发送请求跳闸时，控制保护系统不进行跳闸操作；(4)阀基电子设备根据晶闸管触发监测单元和漏水检测器回报的信息实时判断换流阀状态。优选的，换流阀的保护措施包括:A、单换流阀内损坏的晶闸管级数<冗余级数(冗余级数指备用晶闸管的数量，当损坏数量不超过冗余数时，系统仍可以正常工作)，控制保护系统报警；B、在单次触发过程中，若单换流阀内发生过电压保护触发的晶闸管级数< 冗余级数+2，控制保护系统报警；C、水冷系统渗漏，控制保护系统报警；D、水冷系统泄漏，控制保护系统报警；E、单换流阀内损坏的晶闸管级数 > 冗余级数，阀基电子设备请求跳闸；F、在单次触发过程中，若单阀内发生过电压保护触发的晶闸管级数 > 设定值(设定值可以任意设定，根据实际工况来设定)，阀基电子设备请求跳闸；G、阀避雷器动作，阀基电子设备上报动作次数。与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是:1、本专利技术采用完全冗余的换流阀控制保护系统、多种工作模式兼容的阀基电子设备、智能化的触发与监测单元和VBE触发回报光纤与晶闸管一一对应的设计方法，可以实现主从系统的无延时切换、VBE多种工作模式选择、换流阀的智能控制保护和远程总线通信等一系列先进功能，大大提高了直流输电系统运行的稳定性，大大降低了直流输电系统的停运时间和检修时间，使直流输电系统的经济效益优势得到充分发挥。2、晶闸管触发监测单元功能完善，智能化水平较高。3、阀基电子设备VBE可以兼容最多144级晶闸管，可以在多种电压等级的工程中应用，灵活可靠。附图说明图1是本专利技术提供的换流阀控制保护系统原理图；图2是本专利技术提供的阀基电子设备的功能示意图；图3是本专利技术提供的阀基电子设备的机柜正面视图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术提供的换流阀控制保护系统原理图如图1所示，换流阀控制保护系统主要由晶闸管触发监测单元(TTM)、阀基电子设备(VBE)、极控系统和连接光纤等部分组成，其中极控系统和阀基电子设备VBE都为完全独立的双冗余系统，分别定义成极控系统A和极控系统B ；VBE-A和VBE-B。原理如图1所示，极控系统A和VBE-A组成一套独立的系统、极控系统B和VBE-B组成一套独立的系统，正常运行时其中一套为主系统(运行系统)、另外一套为从系统(热备用)，两套系统同时接收来自换流阀的状态回报信息并进行处理，若某一套系统出现故障或检测到换流阀严重故障时可迅速切换到热备用系统，由于无需重新启动系统和诊断故障，因此可以实现无延时切换。主系统(运行系统)和从系统(热备用)分别通过光纤与晶闸管触发监测子系统连接；晶闸管触发监测子系统包括晶闸管以及与其匹配设置的晶闸管触发监测单元TTM。图1中极控系统A和VBE-A之间的信号包括:CBON:开关开合信号；bypa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述控制保护系统由互为冗余的运行系统和热备用系统构成；所述运行系统和热备用系统均包括极控系统以及与其进行通信的阀基电子设备；所述运行系统和热备用系统分别通过光纤与晶闸管触发监测子系统连接；所述晶闸管触发监测子系统包括晶闸管以及与其匹配设置的晶闸管触发监测单元。
【技术特征摘要】
1.一种直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述控制保护系统由互为冗余的运行系统和热备用系统构成；所述运行系统和热备用系统均包括极控系统以及与其进行通信的阀基电子设备；所述运行系统和热备用系统分别通过光纤与晶闸管触发监测子系统连接; 所述晶闸管触发监测子系统包括晶闸管以及与其匹配设置的晶闸管触发监测单元。2.如权利要求1所述的直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述运行系统和热备用系统同时接收来自换流阀的状态回报信息并进行处理，若运行系统出现故障或检测到换流阀故障时切换到热备用系统，实现无延时切换。3.如权利要求1所述的直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述阀基电子设备通过一组光纤与晶闸管触发监测单元进行通信，光纤组数与单个换流阀的晶闸管级数--对应； 所述阀基电子设备按照极控系统发出的触发时序脉冲触发晶闸管，并对故障晶闸管进行定位。4.如权利要求3所述的直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述阀基电子设备包括通信控制机箱和触发检测机箱；所述通信控制机箱接收来自极控系统的控制指令并将其分别发送给触发监测机箱，同时接收来至触发监测机箱发送的换流阀和阀基电子设备状态信息，将信息汇总处理后转发给极控系统，所述极控系统根据阀基电子设备的反馈信息执行相应保护动作和下发触发脉冲； 所述触发监测机箱完成接收触发命令CP后经过编码成触发脉冲，发送给晶闸管触发监测单元，并接收晶闸管触发监测单元的回报脉冲，判断换流阀状态，并定时通过总线通信上传晶闸管状态信息，当换流阀出现故障时给出报警或者跳闸请求。5.如权利要求3所述的直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述通信控制机箱用于完成下行信号的采集 处理、VBE上行信号的发出和事件的通信，以及工程现场的调试；包括通信板、输出和输入板，电源板、检测板和调试板； 所述触发监测机箱包括阀避雷器动作计数器、漏水检测器和GPS时钟；所述阀避雷器动作计数器对阀避雷器的动作次数进行计数；所述漏水检测器对水冷系统是否漏水进行检测；所述GPS时钟记录并上报换流阀状态、阀避雷器动作情况和水冷系统的漏水情况。6.如权利要求3所述的直流输电换流阀控制保护系统，其特征在于，所述一组光...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤广福，郝长城，陈龙龙，查鲲鹏，周亮，解海宁，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，中电普瑞电力工程有限公司，山东电力集团公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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