一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力領(lǐng)域，尤其是涉及一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控回路。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電系統(tǒng)具有下列運(yùn)行特性:
[0003]1.直流輸電技術(shù)特別適合于大功率、遠(yuǎn)距離輸電。當(dāng)輸電距離超過(guò)600km-900km這個(gè)等價(jià)距離后，采用直流輸電比采用交流輸電要經(jīng)濟(jì)得多。我國(guó)的西電東送工程，其輸電距離超過(guò)1000km，輸送容量達(dá)I億kW，采用直流輸電是最經(jīng)濟(jì)且合理的方案。
[0004]2.輸送相同功率時(shí)，線路造價(jià)低。
[0005]3.線路有功損耗小。由于直流線路沒(méi)有感抗和容抗，在線路上也就沒(méi)有無(wú)功損耗。
[0006]4.直流線路的短路電流較小，直流聯(lián)網(wǎng)后，短路容量基本沒(méi)有增大，不會(huì)對(duì)被聯(lián)交流系統(tǒng)的短路電流水平產(chǎn)生影響，所以直流輸電可以限制系統(tǒng)的短路電流。
[0007]5.線路在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有電容電流，沿線電壓分布比較平穩(wěn)；線路部分不需要無(wú)功補(bǔ)償。
[0008]6.調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行可靠。直流輸電通過(guò)晶閘管閥換流器能夠快速、方便的調(diào)節(jié)直流線路電流和功率，從而可實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)和控制，不僅可以保證正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定地輸出功率，也可以在事故情況下，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0009]±800kV特高壓直流輸電具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗等優(yōu)勢(shì)，單回±800kV直流工程可輸送電力(5?6.4) Gff,輸電距離可達(dá)2500km，是交流500kV線路輸送能力的5倍以上。直流輸電系統(tǒng)一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)就是它的快速可控性，直流控制在直流輸電系統(tǒng)中占有重要的地位，直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是依靠其控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它決定著直流運(yùn)行點(diǎn)的正常運(yùn)行，協(xié)調(diào)整流與逆變的過(guò)程，對(duì)于整個(gè)直流輸電系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，這些控制就是直流輸電系統(tǒng)的基本控制。分析清楚直流系統(tǒng)這些基本控制的結(jié)構(gòu)、功能以及常用的控制方式和不同控制方式對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)于今后研究直流系統(tǒng)的控制策略對(duì)所連交流電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響、直流系統(tǒng)控制方式對(duì)擾動(dòng)后電壓和功率恢復(fù)的影響有著很重要的作用，也可以對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性以及交流系統(tǒng)故障時(shí)控制系統(tǒng)的策略做出分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了研究和改善上述直流輸電穩(wěn)定性問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控回路，采用的技術(shù)方案如下:
[0011]本實(shí)用新型一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)由極一低端閥廳和極一高端閥廳共4個(gè)閥組構(gòu)成，每個(gè)閥組有3個(gè)閥塔:A塔、B塔和C塔，每個(gè)閥塔含有2臺(tái)避雷器和2臺(tái)閥片；
[0012]其中，極一低端閥廳左右兩側(cè)各有I個(gè)閥組，左側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Yl和閥組Y4 ；B塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y3和閥組Y6 ;C塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y2和閥組Y5 ;右側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組Dl和閥組D4 ;B塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D3和閥組D6 ；C塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D2和閥組D5。
[0013]極一高端閥廳左右兩側(cè)各有I個(gè)閥組，左側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Yl和閥組Y4 ；B塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y3和閥組Y6 ;C塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y2和閥組Y5 ;右側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組Dl和閥組D4 ;B塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D3和閥組D6 ；C塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D2和閥組D5 ；
[0014]本實(shí)用新型所述的一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)，閥組Yl和閥組Y4、閥組Y3和閥組Y6、閥組Y2和閥組Y5、閥組DI和閥組D4、閥組D3和閥組D6、閥組D2和閥組D5分別串聯(lián)后再采用星型連接，各組避雷器Fl和避雷器F2分別串聯(lián)后再采用星型連接；極一低端閥廳左側(cè)閥組連接極一高端閥廳右側(cè)閥組。
[0015]所有閥組Yl和閥組Y4、閥組Y3和閥組Y6、閥組Y2和閥組Y5、閥組Dl和閥組D4、閥組D3和閥組D6、閥組D2和閥組D5結(jié)構(gòu)完全相同，由光觸發(fā)可控硅元件、電阻R1、電容Cl、直流分壓電阻R2和閥電壓檢測(cè)板(TVM)組成；電阻Rl和電容Cl組成RC阻尼回路，電阻R2為直流分壓電阻，閥電壓檢測(cè)板(TVM)為現(xiàn)有技術(shù)，用于檢測(cè)可控硅元件的關(guān)斷容量、是否能開(kāi)通、電流過(guò)零點(diǎn)、是否因過(guò)電壓保護(hù)導(dǎo)致開(kāi)通。當(dāng)閥片兩端達(dá)到正向電壓建立條件時(shí)，TVM產(chǎn)生6ys脈寬信號(hào)發(fā)送到閥基電子設(shè)備(Valve Base Electronics, VBE)，閥基電子設(shè)備VBE為現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)閥片兩端電壓達(dá)到負(fù)向電壓建立條件時(shí)，TVM產(chǎn)生2 μ s脈寬信號(hào)發(fā)送到VBE光接收板；當(dāng)TVM檢測(cè)到閥片保護(hù)性觸發(fā)時(shí)，向VBE產(chǎn)生12 μ s脈寬回檢信號(hào)。
[0016]另外，每個(gè)閥組優(yōu)選配置一個(gè)多模星性耦合器(MSC)，以及一臺(tái)恢復(fù)保護(hù)單元(RPU)，前者M(jìn)SC用于將VBE發(fā)送的觸發(fā)脈沖分配至每個(gè)可控硅元件，后者RHJ在閥關(guān)斷期間若監(jiān)測(cè)到閥組上反向電壓的上升率超過(guò)允許值(lOOV/s)，就會(huì)向該閥組MSC發(fā)出觸發(fā)光脈沖，控制閥組內(nèi)所有晶閘管導(dǎo)通。
[0017]本實(shí)用新型一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控回路，所述的監(jiān)控回路采用現(xiàn)有技術(shù)閥基電子設(shè)備(VBE)來(lái)監(jiān)控閥組，設(shè)置四臺(tái)完全相同的VBE:閥基電子設(shè)備X1、閥基電子設(shè)備X2、閥基電子設(shè)備X4和閥基電子設(shè)備X5，閥基電子設(shè)備Xl用于監(jiān)測(cè)閥組Dl、閥組D3和閥組D5，閥基電子設(shè)備X2用于監(jiān)測(cè)閥組D4、閥組D6和閥組D2，閥基電子設(shè)備X4用于監(jiān)測(cè)閥組Yl、閥組Y3和閥組Y5，閥基電子設(shè)備X5用于監(jiān)測(cè)閥組Y4、閥組Y6和閥組Y2 ;極一高端閥組VBE監(jiān)控閥基電子設(shè)備Xl監(jiān)測(cè)閥組D1、閥組D3和閥組D5，閥基電子設(shè)備Xl主要控制角接A、B、C三相上兩層的換流閥模件，即每相4個(gè)可控硅閥組，共12個(gè)閥組。觸發(fā)信號(hào)光纖和回檢信號(hào)光纖的分配原則如下:
[0018](I)先A相，再B相，最后C相；
[0019](2)先上層，后下層；
[0020](3)先 Vl ?V15,后 V16 ?V30。
[0021]具體的過(guò)程如圖6所示:B1:U1、B2:UU B3:U1分別提供一路光脈沖，送到A相第一層(即Al層)第一個(gè)可控硅閥組的MSC，然后分成16路光脈沖，其中的15路送給閥片Vl?V15，并經(jīng)過(guò)TVM將回檢信號(hào)送到B7的X301?X315，第16路脈沖作為MSC自身的回檢信號(hào)送到B7的X316接口。MSC對(duì)三路觸發(fā)脈沖采用三取二邏輯，即只要有兩路光纖工作正常即可，任何一路光纖或光發(fā)射單元損壞并不影響VBE的正常運(yùn)行。
[0022]然后，84:1]1、85:1]1、86:1]1和 B8 對(duì)應(yīng) A 相 Al 層的 V16 ?V30 ;B1:U2、B2:U2、B3:U2和B9對(duì)應(yīng)A相A2層的Vl?V15 ;B4:U2、B5:U2、B6:U2和BlO對(duì)應(yīng)A相A2層的V16?V30。由此完成了閥組Dl的觸發(fā)和回檢光纖連接。閥組D3和D5與此類似。Laser Unit I的4路觸發(fā)脈沖分別來(lái)自 B1:U1、B4:U1、B1:U2 和 B4:U2，Laser Unit 2 和 Laser Unit 3 與此類似。
[0023]本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0024]直流系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，整流側(cè)通過(guò)電流調(diào)節(jié)器保證直流電流要求，逆變側(cè)通過(guò)定電壓調(diào)節(jié)器維持直流電壓恒定。如果逆變側(cè)交流系統(tǒng)相電壓下降時(shí)，控制模式從定電壓控制轉(zhuǎn)向定熄弧角控制，在直流系統(tǒng)電壓恢復(fù)或換流變分接頭調(diào)節(jié)增大閥側(cè)交流電壓之前，熄弧角控制器維持逆變器運(yùn)行在最小熄弧角工況下。如果整流側(cè)處于電壓限制狀態(tài)，不能控制直流電流時(shí)，逆變側(cè)切換至定電流控制模式運(yùn)行。采用本實(shí)用新型具有:(1)直流電壓質(zhì)量好，所含的諧波成分少；(2)交流電流質(zhì)量好，所含的諧波成分少；(3)可以簡(jiǎn)化濾波裝置，節(jié)省換流站造價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型所述單臺(tái)閥組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本實(shí)用新型所述監(jiān)控回路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型所述監(jiān)控回路的信號(hào)端子結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型所述監(jiān)控回路與單臺(tái)閥組之間的光纖結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型所述監(jiān)控回路與單臺(tái)閥組之間的光纖接線圖；
[0031]圖7是本實(shí)用新型所述W_FCS信號(hào)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述:
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型一種特高壓直流系統(tǒng)脈動(dòng)閥組結(jié)構(gòu)由極一低端閥廳和極一高端閥廳共4個(gè)閥組構(gòu)成，每個(gè)閥組有3個(gè)閥塔:A塔、B塔和C塔，每個(gè)閥塔含有2臺(tái)避雷器和2臺(tái)閥片；
[0034]其中，極一低端閥廳左右兩側(cè)各有I個(gè)閥組，左側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Yl和閥組Y4 ；B塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y3和閥組Y6 ;C塔含有2臺(tái)避雷器Fl和避雷器F2，并且含有2臺(tái)閥組Y2和閥組Y5 ;右側(cè)閥組有A塔、B塔和C塔3個(gè)閥塔，A塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組Dl和閥組D4 ;B塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D3和閥組D6 ；C塔含有2臺(tái)避雷器F3和避雷器F4，并且含有2臺(tái)閥組D2和閥組D5。
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