一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴張，超高壓直流輸電和大容量發(fā)電機組需求也在提高，為降低線路傳輸損耗，目前常用可控串補來提高網(wǎng)側(cè)電壓，盡管帶來了的巨大經(jīng)濟(jì)效益，但也給發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行帶來了新的麻煩，電力系統(tǒng)次同步振蕩是其中較為嚴(yán)重的問題之一O
[0003]從20世紀(jì)70年代初開始，IEEE次同步振蕩工作組對次同步振蕩問題進(jìn)行了大量的研究，提出了各種抑制發(fā)電機次同步振蕩的措施:濾波和阻尼、繼電保護(hù)及監(jiān)測保護(hù)、系統(tǒng)開關(guān)操作和機組切除以及發(fā)電機組和系統(tǒng)的改造等。次同步動態(tài)穩(wěn)定器是最近發(fā)展的新型無功補償裝置，通過控制可關(guān)斷器件的通斷來向系統(tǒng)提供無功。由于STATC0M采用了IEGT自關(guān)斷器件，可以采用SPffM控制技術(shù)，具有快速、靈活、方便的控制方式，對解決我國次同步振蕩問題具有重大的工程實用價值。
[0004]但是，對于次同步動態(tài)穩(wěn)定器的保護(hù)卻研究的很少，因此研究次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置及方法，用于實現(xiàn)對次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)，以保護(hù)發(fā)電機組、電力系統(tǒng)和次同步動態(tài)穩(wěn)定器之間相互不受彼此故障干擾的影響。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置，所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器設(shè)置在發(fā)電機組與電網(wǎng)之間，所述多重化保護(hù)裝置包括:測速單元，其連接發(fā)電機組，用于對發(fā)電機組進(jìn)行測速，并獲得互為備用的兩路轉(zhuǎn)速信號；以及保護(hù)單元，其連接所述測速單元和所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器，用于從所述測速單元獲得轉(zhuǎn)速信號，還用于檢測所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器的電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓，并在兩路轉(zhuǎn)速信號均異常時或在檢測到電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓超過或低于設(shè)定的閾值時，使所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器停止運行。
[0007]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元包括:發(fā)電機組轉(zhuǎn)速保護(hù)模塊，用于在所述兩路轉(zhuǎn)速信號均異常時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令。
[0008]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元包括:速斷過流保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組任一臂上的電流瞬時值超過設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出閉鎖命令；以及I段過流保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組任一臂上的電流有效值超過設(shè)定的閾值，且超過設(shè)定的時間時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出閉鎖命令。
[0009]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元包括:閥組電壓過壓保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組上的電壓有效值超過設(shè)定的閾值，且超過設(shè)定的時間時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令；以及閥組電壓欠壓保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組上的電壓有效值低于設(shè)定的閾值，且達(dá)到設(shè)定的時間時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令。
[0010]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元包括:電容電壓過壓保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組上的電容電壓瞬時值超過設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令；以及電容電壓欠壓保護(hù)模塊，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組上的電容電壓瞬時值低于設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述保護(hù)單元包括:電網(wǎng)電壓過壓保護(hù)模塊，用于在電網(wǎng)電壓瞬時值超過設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令；以及電網(wǎng)電壓欠壓保護(hù)模塊，用于在電網(wǎng)電壓瞬時值低于設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令。
[0012]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元還包括:同步相序保護(hù)模塊，用于在檢測到同步信號為負(fù)序時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)方法，所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器設(shè)置在發(fā)電機組與電網(wǎng)之間，包括以下步驟:對發(fā)電機組進(jìn)行測速，并獲得互為備用的兩路轉(zhuǎn)速信號；檢測所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器的電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓；以及在兩路轉(zhuǎn)速信號均異常時或在檢測到電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓超過或低于設(shè)定的閾值時，使所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器停止運行。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種次同步振蕩抑制裝置，包括:上述的多重化保護(hù)裝置；次同步動態(tài)穩(wěn)定器，其設(shè)置在發(fā)電機組與電網(wǎng)之間，用于向發(fā)電機組和電網(wǎng)發(fā)出用于抑制次同步振蕩的電流；以及控制單元，其連接在所述保護(hù)單元和所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器之間，用于根據(jù)發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速信號計算驅(qū)動所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出用于抑制次同步振蕩的電流的控制脈沖。
[0015]優(yōu)選地，所述保護(hù)單元集成在所述控制單元中。
[0016]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置及方法，保護(hù)發(fā)電機組、電力系統(tǒng)和次同步動態(tài)穩(wěn)定器之間相互不受彼此故障干擾的影響。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0019]圖1是本發(fā)明的實施方式中多重化保護(hù)裝置及次同步振蕩抑制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的實施方式中SVG的閥組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的實施方式中保護(hù)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明
[0023]1、多重化保護(hù)裝置；
[0024]10、測速單元；20、保護(hù)單元；30、次同步動態(tài)穩(wěn)定器；40、控制單元；
[0025]201、發(fā)電機組轉(zhuǎn)速保護(hù)模塊；202、速斷過流保護(hù)模塊；203、I段過流保護(hù)模塊；204、閥組電壓過壓保護(hù)模塊；205、閥組電壓欠壓保護(hù)模塊；206、電容電壓過壓保護(hù)模塊；207、電容電壓欠壓保護(hù)模塊；208、電網(wǎng)電壓過壓保護(hù)模塊；209、電網(wǎng)電壓欠壓保護(hù)模塊；210、同步相序保護(hù)模塊。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0027]如圖1所示，在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機組通過變壓器及輸電線路向電網(wǎng)輸送電能，為降低輸電線路的傳輸損耗，目前常采用增加串補的方法來提高輸電線路的輸送能力。但是，這種增加串補的方法也可能引發(fā)次同步振蕩問題，使發(fā)電機組以低于同步頻率的振蕩頻率運行，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全性，因此電廠使用了很多抑制次同步振蕩的裝置。
[0028]本實施方式中采用次同步動態(tài)穩(wěn)定器實現(xiàn)次同步振蕩的抑制，如圖1所示，給出了一種次同步動態(tài)穩(wěn)定器的多重化保護(hù)裝置I (虛線框所示)，包括:測速單元10，其連接發(fā)電機組，用于對發(fā)電機組進(jìn)行測速，并獲得互為備用的兩路轉(zhuǎn)速信號；以及保護(hù)單元20，其連接所述測速單元10和所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器30，用于從所述測速單元10獲得轉(zhuǎn)速信號，還用于檢測所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器30的電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓，并在兩路轉(zhuǎn)速信號均異常時或在檢測到電流信號、電壓信號及電網(wǎng)電壓超過或低于設(shè)定的閾值時，使所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器30停止運行。
[0029]上述的次同步動態(tài)穩(wěn)定器可采用現(xiàn)有技術(shù)中通用的SVG，由水冷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、UPS、控制系統(tǒng)、閥組、電抗器等組成。其中，如圖2所示，所述閥組優(yōu)選為對應(yīng)三相三線制電網(wǎng)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每相串聯(lián)有若干個IEGT相模塊，優(yōu)選地，每相均由六個IEGT相模塊級聯(lián)組成。圖2中閥組采用星型連接方式通過電抗器與電網(wǎng)連接，通過電抗器濾除次同步動態(tài)穩(wěn)定器的各種高次特征諧波。另外，每個IEGT相模塊并聯(lián)有電容，該電容即為下文涉及的閥組電谷，起到芳路保護(hù)功能。
[0030]本實施方式中，如圖3所示，所述保護(hù)單元主要包括以下保護(hù)幾個方面的保護(hù)模塊中的任意一者或多者。
[0031]一、轉(zhuǎn)速保護(hù)
[0032]所述保護(hù)單元包括發(fā)電機組轉(zhuǎn)速保護(hù)模塊201，用于在所述兩路轉(zhuǎn)速信號均異常時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出跳閘命令，次同步動態(tài)穩(wěn)定器接受到跳閘命令后，跳開斷路器，從而保護(hù)發(fā)電機組。
[0033]其中，如圖1所示，nl為主輸入信號，n2為備用轉(zhuǎn)速信號，將主輸入的轉(zhuǎn)速信號與額定轉(zhuǎn)速信號比較，當(dāng)二者的誤差超過設(shè)定的閾值時，即認(rèn)為nl轉(zhuǎn)速信號異常，切換n2為主輸入信號，當(dāng)二者均異常時，次同步動態(tài)穩(wěn)定器接收跳閘指令，產(chǎn)生跳閘故障，以免測速裝置異常對發(fā)電機組造成損害。
[0034]二、過流保護(hù)
[0035]對于過流保護(hù)，所述保護(hù)單元包括:速斷過流保護(hù)模塊202，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組任一臂上的電流瞬時值超過設(shè)定的閾值時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出閉鎖命令；以及I段過流保護(hù)模塊203，用于在檢測到次同步動態(tài)穩(wěn)定器的閥組任一臂上的電流有效值超過設(shè)定的閾值，且超過設(shè)定的時間時，向所述次同步動態(tài)穩(wěn)定器發(fā)出閉鎖命令。
[0036]可知，速斷過流保護(hù)模塊202的目的是保護(hù)閥組回路上設(shè)備免受因瞬時過流造成的損壞，滿足可靠性、選擇性、靈活性和速動性的要求。當(dāng)閥組任一臂上的電流超過設(shè)定值時，立即發(fā)出閉鎖命令，防止次同步動態(tài)穩(wěn)定器瞬時電流過大對閥組IEGT相模塊造成損壞。另外，除設(shè)置閾值外，通常設(shè)定當(dāng)電流信號瞬時值大于4倍的額定電流時，發(fā)出閉鎖命令。
[0037]而I段過流保護(hù)模塊203的目的是保護(hù)閥組回路上設(shè)備免受因短時過流造成的損壞，也即是實現(xiàn)延時保護(hù)，滿足可靠性、選擇性、靈活性和延時性的要求。當(dāng)閥組任一臂上的電流超過設(shè)定值，且超過設(shè)定時間時，保護(hù)系統(tǒng)立即發(fā)出閉鎖命令，防止次同步動態(tài)穩(wěn)定器短時電流過大對閥組IEGT相模塊造成損壞。若電流有效值大于設(shè)定的閾值，但未達(dá)