一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，属于电力系统高压直流输电【技术领域】，本发明通过增加逻辑判断条件对晶闸管反向恢复期启动的范围进行控制，能够实现在不同工况下对晶闸管反向恢复期的保护功能进行控制。既保证了阀控系统原有反向恢复期保护功能不受影响，也避免了在某些特殊工况下由晶闸管在反向恢复期内反向恢复期保护动作而造成投旁通对失败或者产生过大电流，从而实现对阀控系统对晶闸管反向恢复期保护功能进行控制优化目的。
【专利说明】一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，属于电力系统高压直流输电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在高压直流输电中，反向恢复期保护触发对于换流阀乃至整个换流站系统的安全、稳定运行具有十分重要的作用。
[0003]换流站内的设备故障或一些操作可能导致换流阀关断后很短时间内，在晶闸管两端出现很陡的正向暂态电压，这种暂态正向的高电压可能引起晶闸管强制击穿而损坏。这是因为，当晶闸管可靠关断后可承受正向阻断电压，其承受反向恢复期能力很高，而在反向恢复期，由于反向恢复期电荷的存在，晶闸管的反向恢复期承受能力大为降低，国外一般认为在50V/ii s左右。
[0004]在高压直流输电系统中，每个晶闸管都有I个门极板，阀控系统通过门极板实现对晶闸管的触发控制。在阀控系统的控制下，当晶闸管关断时，两端出现的暂态正向电压超过阈值时，门极板将触发晶闸管，使之正常导通，以避免晶闸管被破坏性击穿，同时门极板返回I个信号到阀控系统。当一个单阀内多个晶闸管级出现这种情况时，有可以会造成其他晶闸管级的过电压，因此，阀控系统会根据回报的信号，控制触发整个单阀。
[0005]在现在运行的阀控系统中，对换流阀晶闸管的每个周期关断后，阀控系统都没有区分的启动反向恢复期保护功能，在某些特殊情况下，系统的暂态扰动会造成误触发的可能性。如换流阀进行闭锁或投旁通操作时，根据控制时序，控制系统会选择一对旁通阀导通，若此时刻正好其他单阀由于反相恢复期保护而触发导通，则可能会对整个直流系统的设备安全造成很大的危害。如附图3所示，为直流换流阀主回路接线示意图。其中A、B、C分别表示交流电网三相电路，Tl表示换流变压器，V1-V6分别表示换流阀的6个单阀。每个单阀由若干的晶闸管串联而成。单阀中的每个晶闸管分别通过光纤与阀控系统连接，接收阀控系统的控制和监视。换流阀的导通顺序为Vl到V6，每个单阀导通120度电角度。在逆变端，完成一个单阀的换相后，如由V2、V3导通换相到V3、V4导通。晶闸管在关断过程中，电流从额定值降到零后，才具备承受反向电压的能力。由于晶闸管电容的存在，需要一定的反向恢复期电荷，使得电流过零后反向流动，这一过程称为反向恢复期。在这一期间，晶闸管内存在被称为恢复电荷的载流子。载流子的强度由晶闸管两端的电压变化率du/dt决定，过高的du/dt会导致载流子强度瞬时迅猛增加，而晶闸管的PN结来不及疏散这些载流子，有可能造成局部过热而损坏。如果在反向恢复期出现扰动，如交流电网电压波动、换相失败、雷电冲击等，均有可能造成du/dt过大，因此必须对晶闸管加设反向恢复期触发保护。
[0006]在系统闭锁时，逆变端会投旁通对以消耗直流母线上电能。如同时导通Vl和V4以形成短路达到目的。此时如果其他单阀由于受到反向恢复期保护而被触发导通，有可能会使投旁通失败。如果交流套管电压处于峰值，则有可能形成过大电流。由于投旁通对后会迅速消耗直流母线电能，可以减弱其他单阀的反向恢复期的冲击电压。所以，此时应停止晶闸管的反向恢复期保护。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，以解决现有运行的阀控系统由于没有区分启动反向恢复期保护功能，使得特殊情况下，系统的暂态扰动造成无出发的问题。
[0008]本发明为解决上述技术问题而提供一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，该控制方法的步骤如下:
[0009]I)根据阀控系统的工况将阀控系统的反向恢复期保护触发分为正常模式和特殊模式，所述特殊模式是指在换流阀进行闭锁或投旁通操作时，处于反向恢复保护期的阀控系统对换流阀造成的误触发；
[0010]2)判断阀控系统的反向恢复期保护触发是否处于特殊模式，如果不处于特殊模式，按正常时序进行反向恢复期保护启动、触发和关断；
[0011]3)如果处于特殊模式，判断换流阀是否进入反向恢复期；
[0012]4)如果换流阀进入反向恢复期，则由阀控系统向门极板发送反向恢复期保护触发关断脉冲，否则，禁止向门极板发送反向恢复期保护启动脉冲。
[0013]所述的阀控系统通过发送脉冲信号来控制门极板的运行状态，以实现控制换流阀晶闸管导通与关断的功能。
[0014]所述的阀控系统与门极板之间的脉冲信号采用五脉冲编码，包括阀控系统至门极板的反向恢复期保护启动脉冲、反向恢复期保护触发脉冲和反向恢复期保护触发关断脉冲以及门极板至阀控系统的负向电压建立脉冲和反向恢复期保护动作回报脉冲。
[0015]所述的阀控系统在收到负向电压建立信号后立即启动门极板的反向恢复期保护功能。
[0016]本发明的有益效果是:本发明通过增加逻辑判断条件对晶闸管反向恢复期启动的范围进行控制，将晶闸管反向恢复期保护分为正常模式和特殊模式，在特殊模式下屏蔽阀控系统在反向恢复期对整个单阀的触发功能，保证了正常模式下反向恢复期保护期保护功能的正确性，又保证了特殊模式下反向恢复期保护功能的及时关闭，实现了换流阀在不同工况下对反向恢复期保护触发的要求，并大大降低了特殊工况下因反向恢复期保护动作而造成误触发的发生概率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制时序图；
[0018]图2是本发明的阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制流程图；
[0019]图3为直流换流阀主回路接线示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0021]阀控系统通过发送脉冲信号至门极板，来控制门极板的运行状态，进而实现控制换流阀晶闸管导通与关断的功能，这里所述的阀控系统指的是换流阀控制设备，门极板是晶闸管级的控制单元。其信号的流向图和时序图如图1所示，其中FCS代表的是换流阀触发控制信号；BYPASS代表的是换流阀旁通有效信号；DBLK代表的是换流阀解锁信号；TRP代表的是反向恢复期保护控制信号。
[0022]阀控系统与门极板的工作采用五脉冲编码，五脉冲编码的控制原则是把晶闸管的I个工作周期分为四个阶段，即开通阶段，负向电压建立阶段，反向恢复期检测阶段，和状态检测阶段。阀控系统送给门极板的是脉冲编码，门极板送给阀控系统的是晶闸管状态回报信号。本发明的控制时序如图1所示，脉冲1，2，3，分别代表阀控系统至门极板的反向恢复期保护启动脉冲，反向恢复期保护触发脉冲，反向恢复期保护触发关断脉冲，脉冲4，5则代表门极板至阀控系统的负向电压建立信号和反向恢复期保护动作回报信号。
[0023]在收到负向电压建立信号后，阀控系统随即启动门极板的反向恢复期保护功能，在反向恢复期大于阈值时，门极板给阀控系统发送一个负向电压建立信号，阀控系统统计回报信号的数量，在规定时间内当一个阀上的产生负向电压建立信号的晶闸管数量达到一定数量时，阀控系统向门极板发送一个反向恢复期启动脉冲，启动反向恢复期保护功能。
[0024]门极板在晶闸管触发导通的同时会给阀控系统回报一个反向恢复期保护动作信号，当一个阀上的反向恢复期保护动作信号的晶闸管数量达到一定数量时，阀控系统会向门极板发送一个触发双脉冲，去触发该阀内的所有晶闸管导通。在反向恢复期检测的时间(约1000毫秒)后，阀控系统发出第三个单脉冲来关闭反向恢复期检测回路。同样，对应前一种情况，即反向恢复期动作数目大于一定数量时，在阀控系统发出双脉冲后，同样也还会有I个关断脉冲。
[0025]如图2所示，在本发明中，在原有反向恢复期保护功能和控制时序不变基础上，根据换流阀的工况，在控制的第三阶段，为阀控系统增加I个控制信号，控制阀控系统的反向恢复期触发功能。具体如下:
[0026]对于反向恢复期保护的启动，阀控提供两种模式可选择，即正常模式和特殊模式，即系统正常运行时选择正常模式，而在投旁通、闭锁以及其它定义工况时刻则选择特殊模式。在阀控系统中再引入一个信号反向恢复期保护控制信号TRP，用于反向恢复期保护功能是否正常启动的判据。即通过该信号，完成以下逻辑判断:在特定模式下，定义TRP信号为有效(TRP=I),则不再启动阀控系统的反向恢复期触发功能正常模式下，当TRP信号无效(TRP=O)时，正常启动阀控系统的反向恢复期触发功能。
[0027]本发明通过增加逻辑判断条件对晶闸管反向恢复期启动的范围进行控制，能够实现在不同工况下对晶闸管反向恢复期的保护功能进行控制。既保证了阀控系统原有反向恢复期保护功能不受影响，也避免了在某些特殊工况下由晶闸管在反向恢复期内反向恢复期保护动作而造成晶闸管的误触发。
【权利要求】
1.一种阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，其特征在于:所述优化控制方法包括以下步骤: 1)根据阀控系统的工况将阀控系统的反向恢复期保护触发分为正常模式和特殊模式，所述特殊模式是指在换流阀进行闭锁或投旁通操作时，处于反向恢复保护期的阀控系统对换流阀造成的误触发； 2)判断阀控系统的反向恢复期保护触发是否处于特殊模式，如果不处于特殊模式，按正常时序进行反向恢复期保护启动、触发和关断； 3)如果处于特殊模式，判断换流阀是否进入反向恢复期； 4)如果换流阀进入反向恢复期，则由阀控系统向门极板发送反向恢复期保护触发关断脉冲，否则，禁止向门极板发送反向恢复期保护启动脉冲。
2.根据权利要求1所述的阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，其特征在于:所述的阀控系统通过发送脉冲信号来控制门极板的运行状态，以实现控制换流阀晶闸管导通与关断的功能。
3.根据权利要求2所述的阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，其特征在于:所述的阀控系统与门极板之间的脉冲信号采用五脉冲编码，包括阀控系统至门极板的反向恢复期保护启动脉冲、反向恢复期保护触发脉冲和反向恢复期保护触发关断脉冲以及门极板至阀控系统的负向电压建立脉冲和反向恢复期保护动作回报脉冲。
4.根据权利要求3所述的阀控系统对晶闸管反向恢复期保护的控制方法，其特征在于:所述的阀控系统在收到负向电压建立信号后立即启动门极板的反向恢复期保护功能。
【文档编号】H02H7/122GK103490439SQ201310238780
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】姚为正, 胡四全, 董朝阳, 孟学磊, 罗鹏 申请人:许继电气股份有限公司