一种高压直流输电接地极阴极保护的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压直流输电接地极保护领域，更具体地说，涉及一种基于接地极电流检测的高压直流输电接地极阴极保护的控制方法。
【背景技术】
[0002]目前世界上投运的高压直流输电系统，多为两端直流输电系统，即一端为整流站，一端为逆变站。通常其运行方式包括双极运行，单极大地回线运行，单极金属回线运行。其中单极金属回线运行中，接地极起前置中性点电位的作用；而双极运行和单极大地回线运行时，接地极不但起前置中性点点位的作用，而且还为直流电流提供通路。
[0003]当接地极流过电流时，在电极上产生氧化还原反应；电解液中的正离子移向阴极，在阴极和电子结合而进行还原反应；负离子移向阳极，在阳极给出电子而进行氧化反应，大地中的水和盐相当于电解液，当直流电流通过大地返回时，在阳极上产生氧化反应，使得阳极的电极发生电腐蚀，使得接地极馈电材料溶解，大大降低接地极使用寿命。
[0004]阴极保护是一种较为广泛用于地下金属构件的防腐措施，是在被保护构件施加相对于地为负极性的电压，使其得到电流。高压直流输电系统中，通常整流站采用定电流控制，且双极运行时极I和极2的电流给定值相同，但实际上，由于触发角和设备参数的差异，将有不对称电流流过接地极。接地极的极性极性随系统运行需要而变化，取决于地中电流方向，即两极电流之差的方向。因此，在不对称电流的影响下，呈现阳极的接地极将被腐蚀。不平衡电流导致的接地极腐蚀是影响接地极寿命的重要因数之一。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，针对直流输电工程接地极易受腐蚀，从而影响接地极使用寿命这一问题，提供了一种实现对高压直流输电接地极阴极保护的控制方法，该方法在高压直流工程定电流控制功能基础上进行改进，可以实现在双极运行条件下对送端和受端接地极进行阴极保护，从而延长送受端接地极的使用寿命。
[0006]为了实现上述目的，为了达到上述目的，本发明提出的解决方法包括:
[0007](I)接地极阴极保护电流控制器设计:
[0008]本发明是在高压直流输电定电流控制器的基础上进行改进，一极的电流给定值为正常电流给定值，即直流工程正常运行电流值，另外一极根据接地极累计正向电流安时数改变电流给定的正负偏差，为I土 Al。从而使得接地极电流方向随时间发生改变，接地极对地电位随累计正向电流安时数发生改变，从而实现送、受端接地极的交替阴极保护。具体的控制原理框图见图1所示。
[0009](2)高压直流输电接地极阴极保护控制步骤:
[0010]步骤一，直流输电工程双极解锁后正常运行，双极给定电流设置为正常运行给定值，同时检测送端及受端接地极正向电流，累计接地极正向电流安时数。接地极正向电流方向定义为由接地极流向接地极线路。保持该方式运行。
[0011]步骤二，若送端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极(以正极为例)电流给定值设为I+Λ I。此时直流工程的电流如图2所示。贝IJ送端接地极送出电流，受端接地极吸收电流；送端接地极的对地电位为负，受端接地极的对地电位为正。此时送端接地极处于阴极保护。同时，清除送端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计受端接地极累计正向电流安时数。
[0012]步骤三，若受端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极(以正极为例)电流给定值设为1-Λ I。此时直流工程的电流如图3所示。贝IJ受端接地极送出电流，送端接地极吸收电流；受端接地极的对地电位为负，送端接地极的对地电位为正。此时受端接地极处于阴极保护。同时，清除受端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计送端接地极累计正向电流安时数。
[0013]步骤四，依次实现步骤二、步骤三的循环运行。
[0014]本发明的技术特点是:在直流输电工程定电流控制方式的基础上进行改进，采用一极电流值微小偏差交替变化的方式，实现了送端与受端接地极交替阴极保护，减小了接地极的腐蚀损耗，大大延长了接地极的使用寿命，解决了不平衡电流等问题带来的接地极腐蚀严重的问题。本发明利用已有的高压直流输电定电流控制模式，在该模式作微小调整，既不增加控制保护系统的投入成本，又可以大大减小接地极腐蚀损耗，延长接地极使用寿命O
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种高压直流输电接地极阴极保护控制方法的电路控制原理示意图；
[0016]图2是本发明一种高压直流输电接地极阴极保护控制方法中当电流偏差为+ Δ I时直流输电系统电流方向示意图；
[0017]图3是本发明一种高压直流输电接地极阴极保护控制方法中当电流偏差为-Λ I时直流输电系统电流方向示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和【具体实施方式】，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
[0019]请参阅图1、图2、图3，本发明方法实施例包括如下步骤:
[0020](I)接地极阴极保护电流控制器设计:
[0021]本发明是在高压直流输电定电流控制器的基础上进行改进，一极的电流给定值为正常电流给定值，即直流工程正常运行电流值，另外一极根据接地极累计正向电流安时数改变电流给定的正负偏差，为I土 Al。从而使得接地极电流方向随时间发生改变，接地极对地电位随累计正向电流安时数发生改变，从而实现送、受端接地极的交替阴极保护。具体的控制原理框图见图1所示。
[0022](2)高压直流输电接地极阴极保护控制步骤:
[0023]步骤一，直流输电工程双极解锁后正常运行，双极给定电流设置为正常运行给定值，同时检测送端及受端接地极正向电流，累计接地极正向电流安时数。接地极正向电流方向定义为由接地极流向接地极线路。保持该方式运行。
[0024]步骤二，若送端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极(以正极为例)电流给定值设为I+Λ I。此时直流工程的电流如图2所示。贝IJ送端接地极送出电流，受端接地极吸收电流；送端接地极的对地电位为负，受端接地极的对地电位为正。此时送端接地极处于阴极保护。同时，清除送端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计受端接地极累计正向电流安时数。
[0025]步骤三，若受端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极(以正极为例)电流给定值设为1-Λ I。此时直流工程的电流如图3所示。贝IJ受端接地极送出电流，送端接地极吸收电流；受端接地极的对地电位为负，送端接地极的对地电位为正。此时受端接地极处于阴极保护。同时，清除受端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计送端接地极累计正向电流安时数。
[0026]步骤四，依次实现步骤二、步骤三的循环运行。
[0027]本发明的技术特点是:在直流输电工程定电流控制方式的基础上进行改进，采用一极电流值微小偏差交替变化的方式，实现了送端与受端接地极交替阴极保护，减小了接地极的腐蚀损耗，大大延长了接地极的使用寿命，解决了不平衡电流等问题带来的接地极腐蚀严重的问题。本发明利用已有的高压直流输电定电流控制模式，在该模式作微小调整，既不增加控制保护系统的投入成本，又可以大大减小接地极腐蚀损耗，延长接地极使用寿命O
[0028]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1.一种高压直流输电接地极阴极保护的控制方法，其特征在于， 所述高压直流输电系统包括借助直流线路连接的至少两端的换流站、接地极以及接地极电流检测单元、定电流控制器； 所述控制方法包括如下步骤: 1)直流输电工程双极解锁后正常运行，双极给定电流设置为正常运行给定值，同时检测送端及受端接地极正向电流，累计接地极正向电流安时数；接地极正向电流方向定义为由接地极流向接地极线路； 2)若送端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极电流给定值设为I+A I ;则送端接地极送出电流，受端接地极吸收电流；送端接地极的对地电位为负，受端接地极的对地电位为正；此时送端接地极处于阴极保护；同时，清除送端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计受端接地极累计正向电流安时数； 3)若受端接地极累计安时数超过超过定值AH时，一极仍保持正常运行电流，另一极电流给定值设为1-AI ;则受端接地极送出电流，送端接地极吸收电流；受端接地极的对地电位为负，送端接地极的对地电位为正；此时受端接地极处于阴极保护；同时，清除受端接地极累计正向电流安时数，重新累计；继续累计送端接地极累计正向电流安时数； 4)依次实现2)、3)的循环运行。
【专利摘要】本发明公开了一种实现对高压直流输电接地极阴极保护的控制方法，在直流输电工程定电流控制方式的基础上进行改进，根据接地极正向电流检测结果，使一极电流值偏差正负交替变化，实现了送端与受端接地极交替阴极保护，减小了接地极的腐蚀损耗，大大延长了接地极的使用寿命，解决了不平衡电流等问题带来的接地极腐蚀严重的问题。本发明利用已有的高压直流输电定电流控制模式，在该模式作微小调整，既不增加控制保护系统的投入成本，又可以大大减小接地极腐蚀损耗，延长接地极使用寿命，可应用于高压直流输电实际工程中。
【IPC分类】C23F13/04
【公开号】CN105039998
【申请号】CN201510514012
【发明人】赵晓斌, 黄莹, 黎小林, 饶宏, 刘涛, 杨煜
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月20日