一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构及方法与流程

本发明属于领域换流阀保护电路，具体属于一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构及方法。

背景技术：

1、背景：柔性直流输电技术(voltage source converter based hvdc，vsc-hvdc，以下简称柔直)将电能以高电压等级直流电的方式进行传输，在大容量、远距离、灵活输电等方面具有良好的经济性。电力系统的可靠性除了依赖于设备的性能以及稳定性之外，还依赖于保护系统，控制保护系统必须冗余配置，才可以有效避免保护装置发生误动和拒动的情况。

2、目前直流输电工程采用的直流保护冗余配置一般使用“三取二”逻辑功能进行实现，当三套保护装置其中一套发生故障时，只能采取“二取一”的逻辑功能进行后续保护。由于阀控系统设备庞大，对保护逻辑的要求越来越高，随着技术不断提升，需要对传统的“三取二”保护配置方案进行进一步提升。

3、传统的三取二保护系统总共配置三套保护采集装置，当三套保护装置均正常时，系统信号采用“三取二”逻辑判断，只有至少两套保护装置动作，该保护信号才能出口。当其中一套装置发生故障时，则采用剩余两组保护装置进行“二取一”逻辑判断，只要有一套保护装置动作，则产生保护信号。当三组保护装置中有两套发生故障，采用正常的一组保护装置进行“一取一”逻辑判断。但是，由于现有阀控系统设备庞大，故障种类和数量也更多更频繁，三套保护采集装置无法有效实现冗余效果，无法长期维护阀控系统设备的稳定。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构及方法，用以解决现有相关技术中存在的无法长期维护阀控系统设备的稳定的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，包括互为冗余的阀控装置a套和阀控装置b套，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输入侧接入桥臂电流，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输出侧连接换流阀；

4、所述阀控装置a套和阀控装置b套均分别设置有三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置，所述阀控装置a套和阀控装置b套均分别设置有三取二保护单元，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置分别接入对应的三取二保护单元。

5、进一步的，所述阀控装置a套和阀控装置b套之间通过对端阀控通讯连接。

6、进一步的，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置均与所述阀控装置a套和阀控装置b套通过电气信号或通信接口相连。

7、进一步的，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输出侧通过电信号经脉冲分配机箱连接换流阀。

8、一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，包括以下步骤：

9、三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置接收到桥臂电流后，分别对采集的数据进行过流故障判断，得到各自的判断结果；

10、若所述主阀控保护装置的判断结果均正确，则基于主阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断；

11、若所述主阀控保护装置的判断结果存在至少一个错误或者通讯中断，则基于通讯正常且具有正确判断结果的主阀控保护装置和辅阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断；

12、若所述主阀控保护装置的判断结果均正常且通讯正常，选取主阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断；

13、若通讯正常且具有正确判断结果的辅阀控保护装置的判断结果不足三个，则进行二取一裁决判断或一取一裁决判断。

14、进一步的，若三个主阀控保护装置判断结果其中两个存在故障，且辅阀控保护装置通讯正常且判断结果正确时，此时具有正确判断结果的辅阀控保护装置的数量为两个，则选择两个正确判断结果的辅阀控保护装置和一个正确判断结果的主阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断。

15、进一步的，若三个主阀控保护装置判断结果均存在故障，且辅阀控保护装置通讯正常且判断结果正确时，此时具有正确判断结果的辅阀控保护装置的数量为一个，则选择正确判断结果的所述辅阀控保护装置的判断结果进行一取一裁决判断。

16、进一步的，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置接收到桥臂电流后，分别对采集的数据进行一段过流和二段过流故障判断，生成过流故障数据，所述过流故障数据为判断结果。

17、进一步的，三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置生成的判断结果不断地向三取二保护单元发送，所述三取二保护单元基于收到的所述判断结果进行判断，若发现错误判断结果，则选择正确的判断结果将所述错误判断结果进行替换。

18、进一步的，若阀控装置a套出现故常时，则启动阀控装置b套进行过流判断。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

20、本发明提供一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，包括互为冗余的阀控装置a套和阀控装置b套，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输入侧接入桥臂电流，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输出侧连接换流阀；所述阀控装置a套和阀控装置b套均分别设置有三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置，所述阀控装置a套和阀控装置b套均分别设置有三取二保护单元，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置分别接入对应的三取二保护单元；本申请在原有阀控装置的基础上，增加至少一个辅阀控保护装置，提高了阀控装置三取二判断的冗余度，保护逻辑更加严格，分桥臂闭锁结果更加准确，降低了特高压直流输电工程的直流保护的故障率，提高整个阀控系统的可靠性，能够解决现有相关技术中存在的无法长期维护阀控系统设备的稳定的技术问题。

21、本发明提供一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，包括以下步骤：三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置接收到桥臂电流后，分别对采集的数据进行过流故障判断，得到各自的判断结果；若所述主阀控保护装置的判断结果均正确，则基于主阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断；若所述主阀控保护装置的判断结果存在其中任何一个错误，则基于具有正确判断结果的主阀控保护装置和辅阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断；若所述主阀控保护装置的判断结果有两个错误，基于具有正确判断结果的主阀控保护装置的判断结果和辅阀控保护装置的判断结果进行二取一裁决判断；若所述主阀控保护装置的判断结果均错误，则基于具有正确判断结果的辅阀控保护装置的判断结果进行一取一裁决判断；若具有正确判断结果的阀控保护装置的判断结果不足三个，则进行二取一裁决判断或一取一裁决判断；本方法在其中一套保护装置故障的情况下，仍然可以继续进行三取二保护裁决，提高了三取二判断的冗余度，无论是三取二，还是二取一、一取一，都实现了双重冗余，保护逻辑更加严格，分桥臂闭锁结果更加准确。

1.一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，其特征在于，包括互为冗余的阀控装置a套和阀控装置b套，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输入侧接入桥臂电流，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输出侧连接换流阀；

2.根据权利要求1所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，其特征在于，所述阀控装置a套和阀控装置b套之间通过对端阀控通讯连接。

3.根据权利要求1所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，其特征在于，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置均与所述阀控装置a套和阀控装置b套通过电气信号或通信接口相连。

4.根据权利要求1所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，其特征在于，所述阀控装置a套和阀控装置b套的输出侧通过电信号经脉冲分配机箱连接换流阀。

5.一种柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，若三个主阀控保护装置判断结果其中两个存在故障，且辅阀控保护装置通讯正常且判断结果正确时，此时具有正确判断结果的辅阀控保护装置的数量为两个，则选择两个正确判断结果的辅阀控保护装置和一个正确判断结果的主阀控保护装置的判断结果进行三取二裁决判断。

7.根据权利要求5所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，若三个主阀控保护装置判断结果均存在故障，且辅阀控保护装置通讯正常且判断结果正确时，此时具有正确判断结果的辅阀控保护装置的数量为一个，则选择正确判断结果的所述辅阀控保护装置的判断结果进行一取一裁决判断。

8.根据权利要求5所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，所述三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置接收到桥臂电流后，分别对采集的数据进行一段过流和二段过流故障判断，生成过流故障数据，所述过流故障数据为判断结果。

9.根据权利要求8所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，三个主阀控保护装置和至少一个辅阀控保护装置生成的判断结果不断地向三取二保护单元发送，所述三取二保护单元基于收到的所述判断结果进行判断，若发现错误判断结果，则选择正确的判断结果将所述错误判断结果进行替换。

10.根据权利要求5所述的柔性直流系统换流阀的冗余保护拓扑结构的方法，其特征在于，若阀控装置a套出现故常时，则启动阀控装置b套进行过流判断。