一種高壓直流斷路器中igbt閥保護(hù)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保護(hù)方法，具體涉及一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓大電流半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)，柔性直流輸電技術(shù)，直流電網(wǎng)技術(shù)等得到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。由于柔性直流輸電線路在發(fā)生直流側(cè)雙極短路時，直流電流快速上升，電流上升率高達(dá)3kA/ms，并且不能通過柔性直流換流閥自身有效阻止短路電流的上升，如果不采取有效措施，會導(dǎo)致?lián)Q流閥設(shè)備的損壞。針對柔性直流輸電設(shè)備的高壓直流斷路器能夠在短時間內(nèi)切斷故障電流，隔離故障，保護(hù)換流閥。
[0003]申請?zhí)枮?01510089088.3的發(fā)明專利公開了一種柔性直流多電平換流器的過流保護(hù)方法、閥控電子裝置、控制保護(hù)裝置及檢測系統(tǒng)，該發(fā)明利用閥控電子設(shè)備和上位機控制保護(hù)系統(tǒng)配置的橋臂過流保護(hù)在定值和時序上相互配合，當(dāng)電壓源型多電平換流器發(fā)生交流母線或者橋臂故障時，提供保護(hù)同時又保證柔性直流系統(tǒng)持續(xù)運行目標(biāo)。但是它的保護(hù)相對單一，并不能滿足閥的保護(hù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)和方法，提高了斷路器控制器的可靠性，同時將高壓直流斷路器的保護(hù)范圍分工明確，責(zé)任清晰，設(shè)計簡單可靠；子模塊保護(hù)動作配置和VBC全局保護(hù)動作配置能夠?qū)GBT閥進(jìn)行準(zhǔn)確的保護(hù)，提高了高壓直流斷路器中IGBT閥的可靠性。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括斷路器控制器、MOV返回單元、檢測單元、閥基控制設(shè)備、快速機械開關(guān)控制器和子模塊控制單元；所述MOV返回單元、檢測單元分別與斷路器控制器單向連接，所述閥基控制設(shè)備和快速機械開關(guān)分別與斷路器控制器雙向連接，所述子模塊控制單元與閥基控制設(shè)備雙向連接。
[0007]所述高壓直流斷路器包括快速機械開關(guān)、子模塊和避雷器；所述子模塊包括IGBT閥；所述快速機械開關(guān)與子模塊串聯(lián)后，與避雷器并聯(lián)。
[0008]所述斷路器控制器包括斷路器控制器A和斷路器控制器B ;
[0009]所述檢測單元包括檢測單元A、檢測單元B和檢測單元C ;
[0010]所述快速機械開關(guān)控制器包括快速機械開關(guān)控制器A和快速機械開關(guān)控制器B ;
[0011]所述閥基控制設(shè)備包括閥基控制設(shè)備A和閥基控制設(shè)備B。
[0012]所述系統(tǒng)連接柔性直流換流站，所述柔性直流換流站包括柔性直流換流站A和柔性直流換流站B ;
[0013]所述斷路器控制器A與柔性直流換流站A雙向連接，同時與柔性直流換流站B雙向連接；
[0014]所述斷路器控制器B柔性直流換流站A雙向連接，同時與柔性直流換流站B雙向連接。
[0015]所述MOV返回單元與斷路器控制器A單向連接，同時與斷路器控制器B單向連接；
[0016]所述檢測單元A、檢測單元B和檢測單元C分別與斷路器控制器A單向連接，三者也同時分別與斷路器控制器B單向連接；
[0017]所述快速機械開關(guān)控制器A與斷路器控制器A雙向連接，同時與斷路器控制器B雙向連接；所述快速機械開關(guān)控制器B與斷路器控制器A雙向連接，同時與斷路器控制器B雙向連接；
[0018]所述閥基控制設(shè)備A與斷路器控制器A雙向連接，所述閥基控制設(shè)備B與斷路器控制器B雙向連接。
[0019]所述閥基控制設(shè)備包括核心板、接口板、背板以及電源板。
[0020]本發(fā)明還提供一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)方法，所述方法包括以下步驟:
[0021]步驟1:閥基控制設(shè)備對子模塊進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)子模塊出現(xiàn)故障時，子模塊的故障信息通過接口板上傳給核心板，核心板將故障信息轉(zhuǎn)換為觸發(fā)命令，并將觸發(fā)命令下發(fā)給子模塊，完成對子模塊的控制；
[0022]步驟2:閥基控制設(shè)備對斷路器控制器與其自身的通信進(jìn)行檢測，當(dāng)出現(xiàn)斷路器控制器與閥基控制設(shè)備通信超時或閥基控制設(shè)備中接口板長期無回報時，閥基控制設(shè)備上報申請切換斷路器控制器的請求；
[0023]步驟3:閥基控制設(shè)備對其內(nèi)部的電源板進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)電源板出現(xiàn)故障時，閥基控制設(shè)備上報電源板的故障信息給斷路器控制器；
[0024]步驟4:斷路器控制器和閥基控制設(shè)備各自進(jìn)行平滑切換，當(dāng)出現(xiàn)柔性直流換流站對斷路器控制器進(jìn)行主動切換、閥基控制器和斷路器控制器之間通信故障、斷路器控制器和柔性直流換流站之間通信故障、當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)部自檢異常、閥基控制器與檢測單元之間通信異常時，由出現(xiàn)故障的斷路器控制器切換到備用的斷路器控制器，同時由出現(xiàn)故障的閥基控制設(shè)備切換到備用的閥基控制設(shè)備。
[0025]所述步驟1中，子模塊出現(xiàn)的故障包括子模塊無回報、子模塊頻繁校驗錯、子模塊報誤碼率超標(biāo)、子模塊取能故障和子模塊過壓。
[0026]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0027]1)本發(fā)明通過采用雙冗余保護(hù)結(jié)構(gòu)提高了斷路器控制器的可靠性；
[0028]2)本發(fā)明將高壓直流斷路器的保護(hù)范圍分工明確，責(zé)任清晰，設(shè)計簡單可靠；
[0029]3)本發(fā)明提出的子模塊保護(hù)動作配置和VBC全局保護(hù)動作配置能夠?qū)GBT閥進(jìn)行準(zhǔn)確的保護(hù)，提高了高壓直流斷路器中IGBT閥的可靠性。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明實施例中高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)和方法，高壓直流斷路器的IGBT閥作為高壓直流斷路器的核心、關(guān)鍵設(shè)備，保證其安全可靠穩(wěn)定的運行，不僅是系統(tǒng)對裝置的要求，更是裝置保護(hù)自身的要求。本申請最大程度保證高壓直流斷路器閥的正常運行。
[0033]閥基控制設(shè)備(Value Base Controller，VBC)能夠根據(jù)斷路器控制保護(hù)系統(tǒng)的要求，將上級的解鎖\閉鎖信號合理的發(fā)給主回路和轉(zhuǎn)移支路的子模塊(Sub-Module，SM)，并且根據(jù)每個子模塊上的狀態(tài)信息進(jìn)行保護(hù)，并將故障判斷結(jié)果反饋至控制保護(hù)單元，由控制保護(hù)單元對一次設(shè)備進(jìn)行更高層的保護(hù)判斷。具體功能的內(nèi)容包括:
[0034](1)斷路動作執(zhí)行功能:根據(jù)自身計算和上級指令，順利完成斷路器動作各個過程;
[0035](2)閥監(jiān)視保護(hù)功能:在運行過程中，能夠?qū)σ淮卧O(shè)備閥進(jìn)行監(jiān)視，對故障做出判斷，并完成自身范圍內(nèi)的保護(hù)動作；
[0036](3)自檢和冗余切換功能:VBC實時檢測自身的運行情況，如:電源故障、內(nèi)部通信超時等；一旦發(fā)現(xiàn)異常，將采取報警、切換、停運等合理措施，保證系統(tǒng)的可靠運行。
[0037]本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器中IGBT閥保護(hù)系統(tǒng)，如圖1，所述系統(tǒng)包括斷路器控制器、MOV (Metal Oxide Varistor，即金屬氧化物壓敏電阻)返回單元、檢測單元、閥基控制設(shè)備、快速機械開關(guān)控制器和子模塊控制單元；所述M0V返回單元、檢測單元分別與斷路器控制器單向連接，所述閥基控制設(shè)備和快速機械開關(guān)分別與斷路器控制器雙向連接，所述子模塊控制單元與閥基控制設(shè)備雙向連接。
[0038]所述高壓直流斷路器包括快速機械開關(guān)、子模塊和避雷器；所述子模塊包括IGBT閥；所述快速機械開關(guān)與子模塊串聯(lián)后，與避雷器并聯(lián)。
[0039]所述斷路器控制器包括