一种特高压换流站单换流器故障的隔离方法、介质及系统与流程

本发明涉及特高压换流站故障排除
技术领域：
，尤其涉及一种特高压换流站单换流器故障的隔离方法、介质及系统。
背景技术：
：特高压换流站的每极由两个串联的换流器组成，在双极四换流器或双极三换流器或单极双换流器运行方式下，单一换流器发生故障时会引起换流器差动保护、极差动保护动作，导致极闭锁、极隔离，因换流器阴阳极刀闸不具备快速灭弧及开断故障电流的能力，因此隔离故障点耗费时间超过110s，不能在系统稳定极限要求的短时间内快速隔离故障换流器，导致直流工程送端配套电源机组切机和受端负荷切除，造成功率损失，使直流系统运行可靠性降低。技术实现要素：本发明实施例提供了一种特高压换流站单换流器故障的隔离方法、介质及系统，以解决现有技术不能快速隔离故障换流器的问题。第一方面，提供了一种特高压换流站单换流器故障的隔离方法，所述特高压换流站包括互为对侧的两个换流站，其中，一个换流站为整流站，另一个换流站为逆变站，每一所述换流站包括两个极，每一极包括两个换流器区域，其中，一个换流器区域为高端换流器区域，另一个换流器区域为低端换流器区域，每一换流器区域均设置有旁通断路器、阴极刀闸、旁通刀闸和阳极刀闸，且所述旁通断路器、所述阴极刀闸、所述旁通刀闸和所述阳极刀闸依次串联形成一回路，所述隔离方法包括：对于每一换流器区域，在所述阴极刀闸和所述旁通刀闸之间依次串联阴极断路器和并联断路器，在所述旁通刀闸和所述阳极刀闸之间串联阳极断路器；当任一所述换流器区域发生故障时，控制故障换流器区域以及所述故障换流器区域所在换流站的对侧换流站的对应的换流器区域的断路器按照时序进行动作；其中，所述动作的时序包括：所述旁通断路器从分闸变为合闸，所述并联断路器从分闸变为合闸，所述阴极断路器从合闸变为分闸，所述阳极断路器从合闸变为分闸，所述旁通断路器从合闸变为分闸。第二方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的特高压换流站单换流器故障的隔离方法。第三方面，提供了一种特高压换流站单换流器故障的隔离系统，包括：如第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。本发明实施例，新增三台快速断路器，改进优化特高压换流站换流器区域的阴极刀闸、阳极刀闸和旁通刀闸的连接方式及控制保护动作策略，应用于所有特高压直流系统单极双换流器、双极三换流器或双极四换流器运行时，当单一换流器发生故障后，执行新的控制保护动作逻辑，能够实现单换流器区域的设备故障点的快速隔离，避免故障换流器所在极闭锁、极隔离操作和送端配套电源机组切机、受端负荷切除，实现非故障换流器继续保持当前功率运行，提升特高压直流系统的运行可靠性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术的特高压换流站的极1区域的电路示意图；图2为本发明实施例的特高压换流站的极1区域的电路示意图；图3为本发明一优选实施例的特高压换流站单换流器故障的隔离方法的流程图；图4为本发明另一优选实施例的特高压换流站单换流器故障的隔离方法的流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。特高压换流站包括互为对侧的两个换流站。其中，一个换流站为整流站，另一个换流站为逆变站。每一换流站包括两个极。每一极包括两个换流器区域。其中，一个换流器区域为高端换流器区域，另一个换流器区域为低端换流器区域。每一换流器区域均设置有旁通断路器、阴极刀闸、旁通刀闸和阳极刀闸，且旁通断路器、阴极刀闸、旁通刀闸和阳极刀闸依次串联形成一回路。具体的，如图1所示，为现有技术的特高压换流站的极1区域的电路示意图。特高压换流站极1区域包括两个换流器，分别是高端换流器和低端换流器。高端换流器区域1内，高端换流器接入第一晶闸管组件thy1。应当理解的是，第一晶闸管组件thy1包括多个串联的晶闸管，此外，每一组串联的晶闸管还可以并联在一起，该第一晶闸管组件thy1的具体连接结构可根据实际情况设置。第一晶闸管组件thy1的阴极连接第一穿墙套管tg1的一端。第一穿墙套管tg1的另一端连接第一plc电抗器l1的一端。第一plc电抗器l1的另一端连接第一阴极刀闸q13的一端。第一plc电抗器l1和第一阴极刀闸q13之间串联有第一电流互感器t1，用于采集极1高端换流器高压侧电流idc1p。第一晶闸管组件thy1的阳极连接第二穿墙套管tg2的一端。第二穿墙套管tg2的另一端连接第二plc电抗器l2的一端。第二plc电抗器l2的另一端连接第一阳极刀闸q11的一端。第二plc电抗器l2和第一阳极刀闸q11之间串联第二电流互感器t2，用于采集极1高端换流器低压侧电流idc1n。第一旁通断路器q1并联在第一阴极刀闸q13的一端和第一阳极刀闸q11的一端。第一旁通刀闸q12并联在第一阴极刀闸q13的另一端和第一阳极刀闸q11的另一端。因此，第一旁通断路器q1、第一阴极刀闸q13、第一旁通刀闸q12和第一阳极刀闸q11依次串联形成一回路。低端换流器区域2内，低端换流器接入第二晶闸管组件thy2。应当理解的是，第二晶闸管组件thy2包括多个串联的晶闸管，此外，每一组串联的晶闸管还可以并联在一起，该第二晶闸管组件thy2的具体连接结构可根据实际情况设置。第二晶闸管thy2的阴极连接第三穿墙套管tg3的一端。第三穿墙套管tg3的另一端连接第三plc电抗器l3的一端。第三plc电抗器l3的另一端连接第二阴极刀闸q14的一端。第三plc电抗器l3和第二阴极刀闸q14之间串联第三电流互感器t3，用于采集极1低端换流器高压侧电流idc2p。第二晶闸管组件thy2的阳极连接第四穿墙套管tg4的一端。第四穿墙套管tg4的另一端连接第四plc电抗器l4的一端。第四plc电抗器l4的另一端连接第二阳极刀闸q16的一端。第四plc电抗器l4和第二阳极刀闸q16之间串联第四电流互感器t4，用于采集极1低端换流器低压侧电流idc2n。第二旁通断路器q2并联在第二阴极刀闸q14的一端和第二阳极刀闸q16的一端。第二旁通刀闸q15并联在第二阴极刀闸q14的另一端和第二阳极刀闸q16的另一端。因此，第二旁通断路器q2、第二阴极刀闸q14、第二旁通刀闸q15和第二阳极刀闸q16依次串联形成一回路。第一阳极刀闸q11的另一端连接第二阴极刀闸q14的另一端。第一阳极刀闸q11的另一端和第二阴极刀闸q14的另一端之间连接有极1换流器连接线直流分压器u1，用于采集极1换流器连接线电压udm。此外，特高压换流站极1区域还包括：直流滤波器z、极1极中性母线断路器nbs、极母线刀闸q17、电容c和避雷器f。第一阴极刀闸q13的另一端和极母线刀闸q17的一端之间连接有直流滤波器z的一端。直流滤波器z的另一端连接有第二阳极刀闸q16的另一端。直流滤波器z的一端串联有第五电流互感器t5，用于采集极1直流滤波器首端电流izt1。直流滤波器z的另一端串联有第六电流互感器t6，用于采集极1直流滤波器尾端电流izt2。第一阴极刀闸q13的另一端和极母线刀闸q17的一端连接。第一阴极刀闸q13的另一端和极母线刀闸q17的一端之间连接有极1极母线直流分压器u2，用于采集极1极母线电压udl。极母线刀闸q17的另一端串接有第七电流互感器t7，用于采集极1极母线电流idl。第二阳极刀闸q16的另一端和极1极中性母线断路器nbs的一端连接。第二阳极刀闸q16的另一端和极1极中性母线断路器nbs的一端之间连接有极1极中性母线直流分压器u3，用于采集极1极中性母线电压udn；以及，串接有第八电流互感器t8，用于采集极1极中性母线靠近换流阀侧电流idnc。极1极中性母线断路器nbs的另一端串接有第九电流互感器t9，用于采集极1极中性母线靠近接地极侧电流idne。电容c的一电容板连接在极1极中性母线断路器nbs的一端，电容c的另一电容板接地。电容c的另一电容板串接有第十电流互感器t10，用于采集极1极中性母线电容器电流icn。避雷器f的一端连接在极1极中性母线断路器nbs的一端，避雷器f的另一端接地。避雷器f的另一端串接有第十一电流互感器t11，用于采集极1极中性母线避雷器电流ian。另外一个极的换流器结构与上述极1的结构相同，在此不再赘述。针对上述的特高压换流站，本发明实施例提供了一种特高压换流站单换流器故障的隔离方法。如图3所示，该隔离方法包括如下的步骤：步骤s1：对于每一换流器区域，在阴极刀闸和旁通刀闸之间依次串联阴极断路器和并联断路器，在旁通刀闸和阳极刀闸之间串联阳极断路器。上述新增的阴极断路器、阳极断路器和并联断路器均为50ms内可靠分闸，且10ms内可靠合闸的快速断路器。在一具体的实施例中，以极1区域为例，如图2所示，对于高端换流器区域1，第一阴极刀闸q13的另一端连接第一阴极断路器q5的一端，第一阴极断路器q5的另一端连接第一并联断路器q4的一端，第一并联断路器q4的另一端连接第一旁通刀闸q12的一端。第一阳极刀闸q11的另一端和第一旁通刀闸q12的另一端之间串联第一阳极断路器q3。同样的，对于低端换流器区域2，第二阴极刀闸q14的另一端连接第二阴极断路器q6的一端，第二阴极断路器q6的另一端连接第二并联断路器q7的一端，第二并联断路器q7的另一端连接第二旁通刀闸q15的一端。第二阳极刀闸q16的另一端和第二旁通刀闸q15的另一端之间串联第二阳极断路器q8。具体的，当极1高端换流器处于连接状态时，第一阳极刀闸q11、第一旁通刀闸q12和第一阴极刀闸q13均处于合闸状态，第一阳极断路器q3、第一阴极断路器q5处于合闸状态，第一旁通断路器q1、第一并联断路器q4处于分闸状态。当极1低端换流器处于连接状态时，第二阴极刀闸q14、第二旁通刀闸q15和第二阳极刀闸q16均处于合闸状态，第二阴极断路器q6、第二阳极断路器q8处于合闸状态，第二旁通断路器q2、第二并联断路器q7处于分闸状态。另外一个极的换流器区域增加的结构与上述极1的结构相同，在此不再赘述。步骤s2：当任一换流器区域发生故障时，控制故障换流器区域以及故障换流器区域所在换流站的对侧换流站的对应的换流器区域的断路器按照时序进行动作。其中，动作的时序具体如下：旁通断路器从分闸变为合闸，并联断路器从分闸变为合闸，阴极断路器从合闸变为分闸，阳极断路器从合闸变为分闸，旁通断路器从合闸变为分闸。此外，在完成上述的动作时序后，可控制故障换流器区域以及故障换流器区域所在换流站的对侧换流站的对应的换流器区域的阴极刀闸从合闸变为分闸，阳极刀闸从合闸变为分闸，进一步避免断路器出现误动作导致危险的情况。应当理解的是，步骤s2中的操作进行相应的合闸分闸后，应对动作后的并联断路器、阴极断路器和阳极断路器进行锁定，即保持各自当前的分合闸状态。因此，通过换流器差动保护动作，控制故障换流器区域的断路器动作，从而可将故障换流器闭锁和隔离。同样的，通过换流器差动保护动作，控制故障换流器区域所在换流站的对侧换流站的对应的换流器区域的断路器动作，从而可将对侧换流站的对应的换流器闭锁和隔离。例如，换流站是整流站，则对侧换流站为逆变站，反之亦然。例如，整流站的极1区域的高端换流器区域的对侧换流站的对应的换流器区域为逆变站的极1区域的高端换流器区域。在如图2所示的一具体的实施例中，极1高端换流器区域1的故障点k1故障为极1高端换流器区域1的800kv第一穿墙套管tg1与极1高端换流器区域1的800kv第一plc电抗器l1之间发生接地故障。当特高压直流系统处于双极四换流器大地回线运行方式、双极三换流器(极1双换流器极2单换流器)大地回线运行方式或单极双换流器(极1双换流器)大地/金属回线运行方式时，发生k1故障，则按照本步骤进行操作，以极1区域为例，各断路器、刀闸和换流器的动作过程如下：首先，第一旁通断路器q1从分闸变为合闸，极1高端换流器从导通变为关断，第一并联断路器q4从分闸变为合闸，第一阴极断路器q5从合闸变为分闸，第一阳极断路器q3从合闸变为分闸，第一旁通断路器q1从合闸变为分闸，则极1高端换流器从连接变为隔离。在进行完上述的动作后，可进行第一阴极刀闸q13从合闸变为分闸，第一阳极刀闸q11从合闸变为分闸的动作，进一步避免断路器出现误动作导致危险的情况。同样的，故障换流器区域所在换流站的对侧换流站的对应的换流器区域的各断路器、刀闸和换流器的动作过程与上述过程相同。应当理解的是，将故障换流器从隔离恢复到连接状态的操作如下：若故障换流器区域的阳极刀闸和阴极刀闸进行了分闸，则首先将阳极刀闸和阴极刀闸从分闸变为合闸，然后将锁定的断路器解除锁定后，依次将阳极断路器从分闸变为合闸，阴极断路器从分闸变为合闸，并联断路器从合闸变为分闸，则故障换流器从隔离变为连接。同样的，对侧换流站的对应的换流器从隔离恢复到连接状态时，也进行上述相应的动作。例如，需要将极1高端换流器从隔离恢复到连接状态时，若第一阳极刀闸q11和第一阴极刀闸q13之前进行了分闸，则首先应将第一阳极刀闸q11从分闸变为合闸，第一阴极刀闸q13从分闸变为合闸，然后将锁定的断路器解除锁定后，依次将第一阳极断路器q3从分闸变为合闸，第一阴极断路器q5从分闸变为合闸，第一并联断路器q4从合闸变为分闸，则极1高端换流器从隔离变为连接。因此，对该具体实施例的极1高/低端换流器处于不同状态时各个断路器、刀闸器件的状态进行定义，如表1和表2所示。表1极1高端换流器区域新增快速断路器后的换流器工作状态定义表断路器/刀闸名称换流器连接状态换流器隔离状态快速断路器检修状态第一旁通断路器q1×××第一阳极断路器q3√××第一并联断路器q4×√×第一阴极断路器q5√××第一阳极刀闸q11√××第一旁通刀闸q12√√×第一阴极刀闸q13√××表1中，“√”表示合闸，“×”表示分闸。通过表1可知，当极1高端换流器处于连接状态时，第一阳极刀闸q11、第一旁通刀闸q12和第一阴极刀闸q13均处于合闸状态，第一阳极断路器q3、第一阴极断路器q5处于合闸状态，第一旁通断路器q1、第一并联断路器q4处于分闸状态。当极1高端换流器处于隔离状态时，第一旁通刀闸q12处于合闸状态，第一阳极刀闸q11、第一阴极刀闸q13、第一旁通断路器q1、第一阳极断路器q3、第一阴极断路器q5处于分闸状态，第一并联断路器q4处于合闸状态。当第一阳极断路器q3、第一并联断路器q4或第一阴极断路器q5故障需要检修时，确保对应的第一阳极刀闸q11、第一旁通刀闸q12或第一阴极刀闸q13保持分闸状态。表2极1低端换流器区域新增快速断路器后的换流器工作状态定义表断路器/刀闸名称换流器连接状态换流器隔离状态快速断路器检修状态第二旁通断路器q2×××第二阴极断路器q6√××第二并联断路器q7×√×第二阳极断路器q8√××第二阴极刀闸q14√××第二旁通刀闸q15√√×第二阳极刀闸q16√××表2中，“√”表示合闸，“×”表示分闸。通过表2可知，当极1低端换流器处于连接状态时，第二阴极刀闸q14、第二旁通刀闸q15和第二阳极刀闸q16均处于合闸状态，第二阴极断路器q6、第二阳极断路器q8处于合闸状态，第二旁通断路器q2、第二并联断路器q7处于分闸状态。当极1低端换流器处于隔离状态时，第二旁通刀闸q15处于合闸状态，第二阴极刀闸q14、第二阳极刀闸q16、第二旁通断路器q2、第二阴极断路器q6、第二阳极断路器q8处于分闸状态，第二并联断路器q7处于合闸状态。当第二阴极断路器q6、第二并联断路器q7或第二阳极断路器q8故障需要检修时，确保对应的第二阴极刀闸q14、第二旁通刀闸q15或第二阳极刀闸q16保持分闸状态。通过上述的步骤，可实现故障换流器的隔离。隔离了故障换流器后，未故障的换流器应继续正常工作，因此，如图4所示，当任一换流器区域发生故障时，本发明实施例的方法还包括：步骤s3：将与故障换流器区域位于同一换流站的同一极的非故障换流器移相，同时将该非故障换流器所在换流站的对侧换流站的对应的换流器移相。针对上述的具体实施例，通过换流器差动保护动作，将极1低端换流器移相，极1低端换流器变为逆变模式；同时，将对侧换流站的对应的极1低端换流器移相，该对侧换流站的对应的极1低端换流器变为逆变模式。对于移相操作，根据换流站的类别不同，移相的角度不同。具体的，当换流站为整流站时，移相包括：将整流站的换流阀触发角从15°移至164°。当换流站为逆变站时，移相包括：将逆变站的换流阀触发角从140°移至164°。此外，非故障换流器移相的时长一般为200ms，具体可根据实际情况设定。应当理解的是，虽然图4中是以顺序关系示出的，但实际上，步骤s3一般与步骤s2同时进行。步骤s4：在预设时间后，该非故障换流器和该对侧换流站的对应的换流器移相结束，恢复正常运行。其中，预设时间为200ms。具体的，当换流站为整流站时，恢复正常运行后，整流站的换流阀触发角从164°恢复至15°。当换流站为逆变站时，恢复正常运行后，逆变站的换流阀触发角从164°恢复至140°。通过该步骤，可使该非故障换流器和对侧换流站的对应的换流器恢复正常运行，避免故障点所在极闭锁，极隔离操作和送端配套电源机组切机，受端负荷切除，实现故障点所在极的非故障换流器继续保持当前功率运行，使系统快速恢复双极平衡运行。在一具体的实施例中，待200ms后恢复极1低端换流器正常运行，恢复对侧换流站的对应的极1低端换流器正常运行，从而实现极1低端换流器继续保持当前功率运行。本发明实施例还提供给了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的特高压换流站单换流器故障的隔离方法。本发明实施例还提供了一种特高压换流站单换流器故障的隔离系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。综上，本发明实施例，新增三台快速断路器，改进优化特高压换流站换流器区域的阴极刀闸、阳极刀闸和旁通刀闸的连接方式及控制保护动作策略，应用于所有在运特高压直流系统单极双换流器、双极三换流器或双极四换流器运行时，当单一换流器发生故障后，执行新的控制保护动作逻辑，能够实现单换流器区域的设备故障点的快速隔离，避免故障换流器所在极闭锁、极隔离操作和送端配套电源机组切机、受端负荷切除，实现非故障换流器继续保持当前功率运行，提升特高压直流系统的运行可靠性。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12