特高压直流输电系统保护配置的方法

1.一种特高压直流输电系统的保护配置的方法，保护针对双十二脉动阀组串联结构进行分层布置，每个十二脉动阀组采用单独的保护装置来保证阀组层保护的独立性，每个阀组设有独立的保护主机，完成本阀组的所有保护功能，其特征在于：极层、双极层共用同一台保护装置进行保护，极、双极部分有独立的保护主机完成保护功能；IO单元按阀组配置；
双极保护设置在极层；
对特高压直流保护系统与保护对象相匹配，保护对象范围为整流侧换流器至逆变侧换流器之间所有区域，被保护对象划分为：高压端换流器、低压端换流器，直流滤波器和其余的所有设备；保护划分的区域为：
1)换流阀保护区，包括高压换流阀保护区(1)、低压换流阀保护区(2)；
2)极保护区，包括高压直流母线保护区(3)、换流阀连接母线保护区(4)、低压直流母线保护区(5)；
3)直流滤波器保护区(6)；
4)双极保护区(7)；
5)直流线路保护区(8)；
6)金属回线保护区(9)；
7)接地极线保护区(10)。

特高压直流输电系统保护配置的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及特高压直流输电系统的保护配置一种方法，更具体地说，本发明结合特高压直流双十二脉动阀组串联接线形式，涉及特高压直流输电系统保护为特高压直流输电工程可靠性要求的配置方案。\n背景技术\n[0002] 我国目前已有云广、向上和锦苏3条±800KV特高压直流输电线路在建和即将建设，后续还有多条特高压直流输电线路已列入建设计划。这些特高压直流输电系统双极输电容量5000～7200MW，如此大容量的电力输送对直流输电系统的可靠性提出了极高的要求。\n[0003] 特高压直流输电系统的特点是特高压直流提供800KV直流电压，采用了双十二脉动换流器串联的一次主回路，并辅以旁通开关、旁通刀闸等一次设备，以便尽最大可能从一次上提高系统的冗余度，尽量减少任何设备出现问题所带来的功率损失。对特高压直流保护系统而言，为确保满足特高压直流可靠性和安全性的要求，特高压直流工程测量点的选择以及保护区域的划分均与常规直流工程有较大区别，其保护的配置及功能也更为复杂。\n[0004] 目前特高压直流工程并没有实际运行工程，而常规直流工程中保护均没有采用分层配置方法，所有相关直流保护均集中在一起完成。\n[0005] 由于特高压直流输电工程中高压阀组或者低压阀组能够独立运行，采用常规直流工程保护的配置方法对于单独阀组的检修或运行带来不便，无法满足特高压输电可靠性的要求。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的：根据特高压直流输电工程采用双十二脉动阀组串联的接线方式，提出适合特高压直流的保护配置，保护针对阀组层保护和极层保护单独配置，双极层保护设置在极层保护实现。尤其是在特高压工程采用双十二脉动换流换流器串联的一次主回路接线形式下，为确保满足特高压直流对保护的可靠性和安全性的要求，即提出特高压直流输电系统保护分层配置方法。\n[0007] 本发明的技术解决方案是：特高压直流输电系统保护配置的方法，保护针对双十二脉动阀组串联结构进行分层布置：即每个十二脉动阀组采用单独的保护装置来保证阀组层保护的独立性；极层、双极层共用同一台保护装置进行保护；每个阀组设有独立的保护主机，完成本阀组的所有保护功能，其余极、双极部分有独立的保护主机完成保护功能；\nIO单元按阀组配置；双极保护设置在极层，而不需独立设置。\n[0008] 对特高压直流保护系统与保护对象相匹配。保护对象范围为整流侧换流器至逆变侧换流器之间所有区域，被保护对象划分为：高压端换流器、低压端换流器，直流滤波器和其余的所有设备；\n[0009] 对于特高压双十二脉动阀组串联结构，为消除各阀组之间的联系，避免单十二脉动阀组维护对运行阀组产生影响，提高整个系统的可靠性，需要保证阀组层保护的独立性。\n[0010] 本发明以现有特高压直流输电工程主接线形式为基础，结合常规直流输电工程经验根据特高压直流输电可靠性和安全性需要，提出的更适合特高压直流工程输电需要的保护系统结构和配置方案的改进方法。\n[0011] 采用每个十二脉动阀组采用单独的保护装置，极层、双极层保护则共用同一台保护装置的进行保护每个阀组有独立的保护主机，完成本阀组的所有保护功能，其余极、双极部分有独立的保护主机完成保护功能；IO单元按阀组配置；当某一阀组退出运行，只需将对应的保护主机和IO设备操作至检修状态，就可以针对该阀组做任何操作，而不会对系统运行产生任何影响。双极保护设置在极一层，而没有独立设置。这是遵循了高一层次的功能尽量下放到低一层次的设备中实现的原则，提高系统的可靠性。\n[0012] 本发明的有益效果是：特高压直流输电系统保护分层配置方法使特高压直流输电工程中高压阀组或者低压阀组能够独立运行，对于单独阀组的检修或运行方便，满足特高压输电可靠性和安全性的要求。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明的特高压直流保护系统分层配置；\n[0014] 图2为本发明的特高压直流保护区域划分。\n具体实施方式\n[0015] 本发明可由多台微机保护配合实现。特高压直流输电保护分层配置为每个阀组配置一台独立的保护主机，完成本阀组的所有保护功能；另配置一台独立的保护主机用于保护其余极、双极部分，完成保护功能；IO单元按阀组配置。\n[0016] 当某一阀组退出运行，只需将对应的保护主机和IO设备操作至检修状态，就可以针对该阀组做任何操作，而不会对系统运行产生任何影响。双极保护设置在极一层，而没有独立设置。保护主机分各阀组，IO单元按阀组配置，电缆连接少，站间通讯在极层，占用站间通讯通道少，具体配置可参见图1.\n[0017] 保护划分的区域为：\n[0018] 1)换流阀保护区(包括高压换流阀保护区(1)、低压换流阀保护区(2))；\n[0019] 2)极保护区(包括高压直流母线保护区(3)、换流阀连接母线保护区(4)、[0020] 低压直流母线保护区(5))；\n[0021] 3)直流滤波器保护区(6)；\n[0022] 4)双极保护区(7)；\n[0023] 5)直流线路保护区(8)；\n[0024] 6)金属回线保护区(9)；\n[0025] 7)接地极线保护区(10)。\n[0026] 保护区域划分可参见图2。\n[0027] 根据可靠性的基本原理，以及电力系统的运行经验，保护功能的层次划分要遵循一定的原则才能提高可靠性，这些原则有：\n[0028] 面向的一次对象可以独立运行时，负责此一次对象的保护装置也要能够独立运行。\n[0029] 保护装置要有足够的能力完成所分配的功能，并留有一定的裕度。\n[0030] 进行维护工作时，工作界面清晰，涉及到的以及会影响到的一、二次设备少。\n[0031] 采用最简单的系统。\n[0032] 保护系统与保护对象相匹配，是系统的最优点。一个对象是指可以独立运行的设备，并且无法再划分为更小的部分单独运行。如果保护系统划分小于被保护对象(很多保护装置才完成一个对象的保护功能)，将造成保护系统本身复杂程度提高，从而可靠性降低，这就好比分离元件保护时代。如果保护系统划分大于被保护对象(一个保护装置完成多个对象的保护功能)，将原本没有关系的对象通过保护设备耦合到一起，使它们相互影响，仍然会使可靠性降低。\n[0033] 根据上述保护配置方法，结合保护区域划分，主机功能实现简单，维护时影响范围小。现场IO采用分布式控制，根据各工程采用的总线方式，采用不同的IO的结构。