一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，屬于電力系統(tǒng)高壓直流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明通過增加邏輯判斷條件對晶閘管反向恢復(fù)期啟動的范圍進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同工況下對晶閘管反向恢復(fù)期的保護功能進行控制。既保證了閥控系統(tǒng)原有反向恢復(fù)期保護功能不受影響，也避免了在某些特殊工況下由晶閘管在反向恢復(fù)期內(nèi)反向恢復(fù)期保護動作而造成投旁通對失敗或者產(chǎn)生過大電流，從而實現(xiàn)對閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護功能進行控制優(yōu)化目的。
【專利說明】一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，屬于電力系統(tǒng)高壓直流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在高壓直流輸電中，反向恢復(fù)期保護觸發(fā)對于換流閥乃至整個換流站系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的作用。
[0003]換流站內(nèi)的設(shè)備故障或一些操作可能導(dǎo)致?lián)Q流閥關(guān)斷后很短時間內(nèi)，在晶閘管兩端出現(xiàn)很陡的正向暫態(tài)電壓，這種暫態(tài)正向的高電壓可能引起晶閘管強制擊穿而損壞。這是因為，當(dāng)晶閘管可靠關(guān)斷后可承受正向阻斷電壓，其承受反向恢復(fù)期能力很高，而在反向恢復(fù)期，由于反向恢復(fù)期電荷的存在，晶閘管的反向恢復(fù)期承受能力大為降低，國外一般認為在50V/ii s左右。
[0004]在高壓直流輸電系統(tǒng)中，每個晶閘管都有I個門極板，閥控系統(tǒng)通過門極板實現(xiàn)對晶閘管的觸發(fā)控制。在閥控系統(tǒng)的控制下，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，兩端出現(xiàn)的暫態(tài)正向電壓超過閾值時，門極板將觸發(fā)晶閘管，使之正常導(dǎo)通，以避免晶閘管被破壞性擊穿，同時門極板返回I個信號到閥控系統(tǒng)。當(dāng)一個單閥內(nèi)多個晶閘管級出現(xiàn)這種情況時，有可以會造成其他晶閘管級的過電壓，因此，閥控系統(tǒng)會根據(jù)回報的信號，控制觸發(fā)整個單閥。
[0005]在現(xiàn)在運行的閥控系統(tǒng)中，對換流閥晶閘管的每個周期關(guān)斷后，閥控系統(tǒng)都沒有區(qū)分的啟動反向恢復(fù)期保護功能，在某些特殊情況下，系統(tǒng)的暫態(tài)擾動會造成誤觸發(fā)的可能性。如換流閥進行閉鎖或投旁通操作時，根據(jù)控制時序，控制系統(tǒng)會選擇一對旁通閥導(dǎo)通，若此時刻正好其他單閥由于反相恢復(fù)期保護而觸發(fā)導(dǎo)通，則可能會對整個直流系統(tǒng)的設(shè)備安全造成很大的危害。如附圖3所示，為直流換流閥主回路接線示意圖。其中A、B、C分別表示交流電網(wǎng)三相電路，Tl表示換流變壓器，V1-V6分別表示換流閥的6個單閥。每個單閥由若干的晶閘管串聯(lián)而成。單閥中的每個晶閘管分別通過光纖與閥控系統(tǒng)連接，接收閥控系統(tǒng)的控制和監(jiān)視。換流閥的導(dǎo)通順序為Vl到V6，每個單閥導(dǎo)通120度電角度。在逆變端，完成一個單閥的換相后，如由V2、V3導(dǎo)通換相到V3、V4導(dǎo)通。晶閘管在關(guān)斷過程中，電流從額定值降到零后，才具備承受反向電壓的能力。由于晶閘管電容的存在，需要一定的反向恢復(fù)期電荷，使得電流過零后反向流動，這一過程稱為反向恢復(fù)期。在這一期間，晶閘管內(nèi)存在被稱為恢復(fù)電荷的載流子。載流子的強度由晶閘管兩端的電壓變化率du/dt決定，過高的du/dt會導(dǎo)致載流子強度瞬時迅猛增加，而晶閘管的PN結(jié)來不及疏散這些載流子，有可能造成局部過熱而損壞。如果在反向恢復(fù)期出現(xiàn)擾動，如交流電網(wǎng)電壓波動、換相失敗、雷電沖擊等，均有可能造成du/dt過大，因此必須對晶閘管加設(shè)反向恢復(fù)期觸發(fā)保護。
[0006]在系統(tǒng)閉鎖時，逆變端會投旁通對以消耗直流母線上電能。如同時導(dǎo)通Vl和V4以形成短路達到目的。此時如果其他單閥由于受到反向恢復(fù)期保護而被觸發(fā)導(dǎo)通，有可能會使投旁通失敗。如果交流套管電壓處于峰值，則有可能形成過大電流。由于投旁通對后會迅速消耗直流母線電能，可以減弱其他單閥的反向恢復(fù)期的沖擊電壓。所以，此時應(yīng)停止晶閘管的反向恢復(fù)期保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，以解決現(xiàn)有運行的閥控系統(tǒng)由于沒有區(qū)分啟動反向恢復(fù)期保護功能，使得特殊情況下，系統(tǒng)的暫態(tài)擾動造成無出發(fā)的問題。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，該控制方法的步驟如下:
[0009]I)根據(jù)閥控系統(tǒng)的工況將閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期保護觸發(fā)分為正常模式和特殊模式，所述特殊模式是指在換流閥進行閉鎖或投旁通操作時，處于反向恢復(fù)保護期的閥控系統(tǒng)對換流閥造成的誤觸發(fā)；
[0010]2)判斷閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期保護觸發(fā)是否處于特殊模式，如果不處于特殊模式，按正常時序進行反向恢復(fù)期保護啟動、觸發(fā)和關(guān)斷；
[0011]3)如果處于特殊模式，判斷換流閥是否進入反向恢復(fù)期；
[0012]4)如果換流閥進入反向恢復(fù)期，則由閥控系統(tǒng)向門極板發(fā)送反向恢復(fù)期保護觸發(fā)關(guān)斷脈沖，否則，禁止向門極板發(fā)送反向恢復(fù)期保護啟動脈沖。
[0013]所述的閥控系統(tǒng)通過發(fā)送脈沖信號來控制門極板的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)控制換流閥晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的功能。
[0014]所述的閥控系統(tǒng)與門極板之間的脈沖信號采用五脈沖編碼，包括閥控系統(tǒng)至門極板的反向恢復(fù)期保護啟動脈沖、反向恢復(fù)期保護觸發(fā)脈沖和反向恢復(fù)期保護觸發(fā)關(guān)斷脈沖以及門極板至閥控系統(tǒng)的負向電壓建立脈沖和反向恢復(fù)期保護動作回報脈沖。
[0015]所述的閥控系統(tǒng)在收到負向電壓建立信號后立即啟動門極板的反向恢復(fù)期保護功能。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過增加邏輯判斷條件對晶閘管反向恢復(fù)期啟動的范圍進行控制，將晶閘管反向恢復(fù)期保護分為正常模式和特殊模式，在特殊模式下屏蔽閥控系統(tǒng)在反向恢復(fù)期對整個單閥的觸發(fā)功能，保證了正常模式下反向恢復(fù)期保護期保護功能的正確性，又保證了特殊模式下反向恢復(fù)期保護功能的及時關(guān)閉，實現(xiàn)了換流閥在不同工況下對反向恢復(fù)期保護觸發(fā)的要求，并大大降低了特殊工況下因反向恢復(fù)期保護動作而造成誤觸發(fā)的發(fā)生概率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制時序圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制流程圖；
[0019]圖3為直流換流閥主回路接線示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0021]閥控系統(tǒng)通過發(fā)送脈沖信號至門極板，來控制門極板的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)控制換流閥晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的功能，這里所述的閥控系統(tǒng)指的是換流閥控制設(shè)備，門極板是晶閘管級的控制單元。其信號的流向圖和時序圖如圖1所示，其中FCS代表的是換流閥觸發(fā)控制信號；BYPASS代表的是換流閥旁通有效信號；DBLK代表的是換流閥解鎖信號；TRP代表的是反向恢復(fù)期保護控制信號。
[0022]閥控系統(tǒng)與門極板的工作采用五脈沖編碼，五脈沖編碼的控制原則是把晶閘管的I個工作周期分為四個階段，即開通階段，負向電壓建立階段，反向恢復(fù)期檢測階段，和狀態(tài)檢測階段。閥控系統(tǒng)送給門極板的是脈沖編碼，門極板送給閥控系統(tǒng)的是晶閘管狀態(tài)回報信號。本發(fā)明的控制時序如圖1所示，脈沖1，2，3，分別代表閥控系統(tǒng)至門極板的反向恢復(fù)期保護啟動脈沖，反向恢復(fù)期保護觸發(fā)脈沖，反向恢復(fù)期保護觸發(fā)關(guān)斷脈沖，脈沖4，5則代表門極板至閥控系統(tǒng)的負向電壓建立信號和反向恢復(fù)期保護動作回報信號。
[0023]在收到負向電壓建立信號后，閥控系統(tǒng)隨即啟動門極板的反向恢復(fù)期保護功能，在反向恢復(fù)期大于閾值時，門極板給閥控系統(tǒng)發(fā)送一個負向電壓建立信號，閥控系統(tǒng)統(tǒng)計回報信號的數(shù)量，在規(guī)定時間內(nèi)當(dāng)一個閥上的產(chǎn)生負向電壓建立信號的晶閘管數(shù)量達到一定數(shù)量時，閥控系統(tǒng)向門極板發(fā)送一個反向恢復(fù)期啟動脈沖，啟動反向恢復(fù)期保護功能。
[0024]門極板在晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的同時會給閥控系統(tǒng)回報一個反向恢復(fù)期保護動作信號，當(dāng)一個閥上的反向恢復(fù)期保護動作信號的晶閘管數(shù)量達到一定數(shù)量時，閥控系統(tǒng)會向門極板發(fā)送一個觸發(fā)雙脈沖，去觸發(fā)該閥內(nèi)的所有晶閘管導(dǎo)通。在反向恢復(fù)期檢測的時間(約1000毫秒)后，閥控系統(tǒng)發(fā)出第三個單脈沖來關(guān)閉反向恢復(fù)期檢測回路。同樣，對應(yīng)前一種情況，即反向恢復(fù)期動作數(shù)目大于一定數(shù)量時，在閥控系統(tǒng)發(fā)出雙脈沖后，同樣也還會有I個關(guān)斷脈沖。
[0025]如圖2所示，在本發(fā)明中，在原有反向恢復(fù)期保護功能和控制時序不變基礎(chǔ)上，根據(jù)換流閥的工況，在控制的第三階段，為閥控系統(tǒng)增加I個控制信號，控制閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期觸發(fā)功能。具體如下:
[0026]對于反向恢復(fù)期保護的啟動，閥控提供兩種模式可選擇，即正常模式和特殊模式，即系統(tǒng)正常運行時選擇正常模式，而在投旁通、閉鎖以及其它定義工況時刻則選擇特殊模式。在閥控系統(tǒng)中再引入一個信號反向恢復(fù)期保護控制信號TRP，用于反向恢復(fù)期保護功能是否正常啟動的判據(jù)。即通過該信號，完成以下邏輯判斷:在特定模式下，定義TRP信號為有效(TRP=I),則不再啟動閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期觸發(fā)功能正常模式下，當(dāng)TRP信號無效(TRP=O)時，正常啟動閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期觸發(fā)功能。
[0027]本發(fā)明通過增加邏輯判斷條件對晶閘管反向恢復(fù)期啟動的范圍進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同工況下對晶閘管反向恢復(fù)期的保護功能進行控制。既保證了閥控系統(tǒng)原有反向恢復(fù)期保護功能不受影響，也避免了在某些特殊工況下由晶閘管在反向恢復(fù)期內(nèi)反向恢復(fù)期保護動作而造成晶閘管的誤觸發(fā)。
【權(quán)利要求】
1.一種閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，其特征在于:所述優(yōu)化控制方法包括以下步驟: 1)根據(jù)閥控系統(tǒng)的工況將閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期保護觸發(fā)分為正常模式和特殊模式，所述特殊模式是指在換流閥進行閉鎖或投旁通操作時，處于反向恢復(fù)保護期的閥控系統(tǒng)對換流閥造成的誤觸發(fā)； 2)判斷閥控系統(tǒng)的反向恢復(fù)期保護觸發(fā)是否處于特殊模式，如果不處于特殊模式，按正常時序進行反向恢復(fù)期保護啟動、觸發(fā)和關(guān)斷； 3)如果處于特殊模式，判斷換流閥是否進入反向恢復(fù)期； 4)如果換流閥進入反向恢復(fù)期，則由閥控系統(tǒng)向門極板發(fā)送反向恢復(fù)期保護觸發(fā)關(guān)斷脈沖，否則，禁止向門極板發(fā)送反向恢復(fù)期保護啟動脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，其特征在于:所述的閥控系統(tǒng)通過發(fā)送脈沖信號來控制門極板的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)控制換流閥晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，其特征在于:所述的閥控系統(tǒng)與門極板之間的脈沖信號采用五脈沖編碼，包括閥控系統(tǒng)至門極板的反向恢復(fù)期保護啟動脈沖、反向恢復(fù)期保護觸發(fā)脈沖和反向恢復(fù)期保護觸發(fā)關(guān)斷脈沖以及門極板至閥控系統(tǒng)的負向電壓建立脈沖和反向恢復(fù)期保護動作回報脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥控系統(tǒng)對晶閘管反向恢復(fù)期保護的控制方法，其特征在于:所述的閥控系統(tǒng)在收到負向電壓建立信號后立即啟動門極板的反向恢復(fù)期保護功能。
【文檔編號】H02H7/122GK103490439SQ201310238780
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】姚為正, 胡四全, 董朝陽, 孟學(xué)磊, 羅鵬 申請人:許繼電氣股份有限公司