電力系統(tǒng)技術(shù)-柔性直流電網(wǎng)的多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)

［全］電力系統(tǒng)技術(shù)-柔性直流電網(wǎng)的多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)

柔性直流電網(wǎng)是一種由多個換流器在直流側(cè)通過帶直流開關(guān)的

直流線路互聯(lián)，并具有網(wǎng)狀的電力傳輸系統(tǒng)。柔性直流電網(wǎng)可實

現(xiàn)大范圍內(nèi)潮流分配和控制，能夠增強整個系統(tǒng)的靈活性和可靠

性，并通過資源共享為電力系統(tǒng)提供冗余的容量。

在柔性直流電網(wǎng)中，母線、直流線路、換流器、換流變等設(shè)備發(fā)

生故障均可能導致電網(wǎng)輸送功率受限。特殊地，當發(fā)生孤島送端

單極閉鎖或受端換流站嚴重故障時，會發(fā)生新能源無法外送而引

起的電網(wǎng)功率盈余，從而導致電網(wǎng)過負荷，造成元器件損壞等問

題。

問題拆分

系統(tǒng)中多端協(xié)調(diào)控制裝置、極控制裝置、極保護裝置、母線保護

裝置、線路保護裝置、直流站控裝置、交流站控制裝置、接地電

阻監(jiān)測裝置、換流變保護裝置、交流耗能裝置和安穩(wěn)控制裝置均

與控制總線連接，因此相互之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。多端協(xié)調(diào)控

保系統(tǒng)可以對全網(wǎng)進行電壓和功率控制,實現(xiàn)對母線、直流線路、

換流變等設(shè)備的實時保護，并且，當柔性直流電網(wǎng)發(fā)生孤島送端

單極閉鎖或受端換流站故障，導致新能源無法外送時，通過交流

耗能裝置投入短時吸收暫態(tài)能量，繼而通過安控對新能源進行切

機，從而有效遏制柔性直流電網(wǎng)孤島運行方式下新能源無法外送

引起的電網(wǎng)過負荷及功率盈余等問題。

問題解決

本發(fā)明公開一種柔性直流電網(wǎng)的多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)，以解決柔性

直流電網(wǎng)在孤島運行方式下發(fā)生電壓過高或功率盈余等問題，從

而避免直流器件的損壞

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一種柔性直流電網(wǎng)的多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)，所述多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)

的輸入端與運行人員控制設(shè)備側(cè)連接，所述多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)的

輸出端與現(xiàn)場測控設(shè)備側(cè)連接;

所述多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)包括：多端協(xié)調(diào)控制裝置、閥控層部分、

極控制層部分和雙極控制層部分，所述極控制層部分包括：正極

控保系統(tǒng)和負極控保系統(tǒng)，所述正極控保系統(tǒng)和所述負極控保系

統(tǒng)分別連接一個所述閥控制裝置；

所述正極控保系統(tǒng)和所述負極控保系統(tǒng)的配置相同，包括：多端

協(xié)調(diào)控制裝置、極控制裝置、極保護裝置、母線保護裝置和線路

保護裝置；

所述多端協(xié)調(diào)控制裝置分別與控制總線以及本站和其他站的所

述極控制裝置連接，所述多端協(xié)調(diào)控制裝置用于實現(xiàn)直流電壓控

制接管、范圍控制以及潮流優(yōu)化功能；

所述極控制裝置分別與所述控制總線、所述閥控裝置、所述極保

護裝置、所述母線保護裝置、交流開關(guān)和所述現(xiàn)場測控設(shè)備側(cè)連

接，所述極控制裝置用于對本站的所述閥控裝置進行控制，并具

備本站直流斷路器的功能;

所述極保護裝置分別與所述控制總線、所述交流開關(guān)和所述現(xiàn)場

測控設(shè)備側(cè)連接，所述極保護裝置用于實現(xiàn)對換流變以及連接線

的保護,在保護動作后經(jīng)過三取二裝置跳本側(cè)直流斷路器;

所述母線保護裝置分別與控制總線、所述線路保護裝置、所述交

流開關(guān)和所述現(xiàn)場測控設(shè)備側(cè)連接，所述母線保護裝置用于對極

母線進行保護，實現(xiàn)跳本側(cè)所帶的所有的斷路器，并在所述斷路

器失靈時動作，并將失靈信號傳輸給所述極控制裝置，與此同時,

將所述失靈信號傳輸給所述線路保護裝置，使所述線路保護裝置

進行遠跳對端；

所述線路保護裝置分別與所述控制總線和所述現(xiàn)場測控設(shè)備連

接，所述線路保護裝置用于實現(xiàn)線路故障時跳斷路器，對直流線

路進行保護，并向?qū)Χ司€路保護裝置發(fā)送遠眺功能，且在動作時

將失靈信號輸出給所述母線保護裝置；

所述雙極控制層部分包括：直流站控裝置、交流站控制裝置、接

地電阻監(jiān)測裝置、換流變保護裝置、交流耗能裝置和安穩(wěn)控制裝

置；

所述直流站控裝置分別與所述控制總線、所述極控制裝置和所述

現(xiàn)場測控設(shè)備連接，所述直流站控裝置用于對所述現(xiàn)場測控設(shè)備

側(cè)的直流斷路器接口和直流場進行監(jiān)控與控制；

所述交流站控制裝置分別與所述控制總線、所述極控制裝置和所

述現(xiàn)場測控設(shè)備連接，所述交流站控制裝置用于實現(xiàn)對所述現(xiàn)場

測控設(shè)備側(cè)的交流場斷路器的監(jiān)視、控制以及命令聯(lián)鎖；

所述接地電阻監(jiān)測裝置與所述控制總線連接，所述接地電阻監(jiān)測

裝置用于監(jiān)測換流站的接地點，并通過數(shù)據(jù)總線傳輸接地情況;

所述換流變保護裝置與所述控制總線連接，所述換流變保護裝置

用于實現(xiàn)換流變設(shè)備保護;

所述交流耗能裝置與所述控制總線連接，所述交流耗能裝置用于

實現(xiàn)對交流耗能裝置的投退控制；

所述安穩(wěn)控制裝置與所述控制總線連接，所述安穩(wěn)控制裝置用三

實現(xiàn)新能源切機控制的功能。

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圖2

優(yōu)選的，所述線路保護裝置配置有獨立的高頻通信鏈路，所述線

路保護裝置通過所述高頻通信鏈路將動作信號輸出至所述現(xiàn)場

測控設(shè)備側(cè)的直流斷路器。

優(yōu)選的，所述極控制層部分還包括：第一交換器，所述極控制裝

置、所述極保護裝置、所述母線保護裝置和所述線路保護裝置均

通過所述第一交換器與所述控制總線連接。

優(yōu)選的，所述雙極控制層部分還包括：第二交換器，所述直流站

控裝置、所述交流站控制裝置、所述接地電阻監(jiān)測裝置、所述換

流變保護裝置、所述交流耗能裝置和所述安穩(wěn)控制裝置均通過所

述第二交換器與所述控制總線連接。

從上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開了一種柔性直流電網(wǎng)的多端

協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，多端協(xié)調(diào)控制裝置、極控制裝置、極

保護裝置、母線保護裝置、線路保護裝置、直流站控裝置、交流

站控制裝置、接地電阻監(jiān)測裝置、換流變保護裝置、交流耗能裝

置和安穩(wěn)控制裝置均與控制總線連接，因此相互之間可以實現(xiàn)數(shù)

據(jù)共享。這樣，多端協(xié)調(diào)控保系統(tǒng)可以對全網(wǎng)進行電壓和功率控

制，實現(xiàn)對母線、直流線路、換流變等設(shè)備的實時保護，并