高壓大容量鏈?zhǔn)絪tatcom裝置的保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的為研制背景，系統(tǒng)地介紹高壓大功率鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)設(shè)計(jì)問題，主要包括鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)、閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元。其連接關(guān)系為：作為系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)分別與閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元電性連接；本發(fā)明的保護(hù)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)充分可靠，保證了其安全運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，系統(tǒng)故障率低，可有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
【專利說明】
高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無功功率補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無功功率補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱無功補(bǔ)償，在供電系統(tǒng)中起到提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中有著不可或缺的地位，合理的選擇無功補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的消耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。STATCOM技術(shù)是基于變流器的柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的基礎(chǔ)，近年來一直是電力系統(tǒng)領(lǐng)域極受關(guān)注的熱門課題。在高壓大功率方面，H橋鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)STATCOM以其特有的優(yōu)秀性能、價(jià)格優(yōu)勢(shì)和技術(shù)先進(jìn)性而受到重視。目前，研究主要集中在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、建模、調(diào)制與控制策略、直流電壓平衡控制等方面，關(guān)于STATCOM的保護(hù)雖有提及，但主要從控制策略和脈沖調(diào)制上考慮，僅涉及過流、過壓、欠壓和超溫等幾個(gè)主要保護(hù)電路，未見深入系統(tǒng)的討論。然而保護(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)方方面面，對(duì)STATCOM裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和電力系統(tǒng)的安全都起到非常重要的作用。另外，針對(duì)目前高壓大容量STATCOM裝置的保護(hù)設(shè)計(jì)沒有完整的標(biāo)準(zhǔn)問題，為了其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和保障電力系統(tǒng)安全，因此需要一種更加安全可靠、保護(hù)精度更高的高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)供設(shè)計(jì)選用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的為研制背景，提供一種更加安全可靠、保護(hù)精度更高的高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的為研制背景，包括鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)、閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元。
[0006]其連接關(guān)系為:作為系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)分別與閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元電性連接；
[0007]所述閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元分別與閉鎖和跳閘兩級(jí)保護(hù)、保護(hù)動(dòng)作順序、閉鎖自動(dòng)復(fù)位電性連接；
[0008]所述裝置級(jí)保護(hù)單元分別與中心控制器層次保護(hù)、鏈節(jié)層次保護(hù)、冗余系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電性連接；
[0009]所述結(jié)構(gòu)保護(hù)單元分別與屏柜布局設(shè)置、接地設(shè)備、配線和接線、備用端子、電源和照明、屏柜防護(hù)等級(jí)、屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)特性、抗電磁干擾措施、內(nèi)外防銹措施電性連接；
[0010]所述操作保護(hù)單元分別與分級(jí)操作權(quán)限設(shè)置、軟閉鎖、硬閉鎖、關(guān)鍵數(shù)據(jù)校驗(yàn)電性連接；
[0011]所述系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元分別與控制系統(tǒng)保護(hù)、擊穿保護(hù)、過流保護(hù)、丟脈沖和丟同步保護(hù)、同步相序和頻率超限保護(hù)、母線低電壓、過電壓保護(hù)、死機(jī)保護(hù)、通訊故障保護(hù)、水冷系統(tǒng)保護(hù)、保護(hù)設(shè)備抗干擾措施、保護(hù)后處理設(shè)計(jì)電性連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明公開的高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的為研制背景，系統(tǒng)地介紹高壓大功率鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)設(shè)計(jì)問題，主要包括鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)1、閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2、裝置級(jí)保護(hù)單元3、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4、操作保護(hù)單元5、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6。其連接關(guān)系為:作為系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)I分別與閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2、裝置級(jí)保護(hù)單元3、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4、操作保護(hù)單元5、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6電性連接;本發(fā)明的保護(hù)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)充分可靠，保證了其安全運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，系統(tǒng)故障率低，可有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
[0016]參照附圖1所示，所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的為研制背景，包括鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)1、閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2、裝置級(jí)保護(hù)單元3、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4、操作保護(hù)單元5、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6。其連接關(guān)系為:作為系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)I分別與閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2、裝置級(jí)保護(hù)單元3、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4、操作保護(hù)單元5、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6電性連接；
[0017]所述閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2分別與閉鎖和跳閘兩級(jí)保護(hù)22、保護(hù)動(dòng)作順序23、閉鎖自動(dòng)復(fù)位24電性連接；
[0018]所述裝置級(jí)保護(hù)單元3分別與中心控制器層次保護(hù)25、鏈節(jié)層次保護(hù)26、冗余系統(tǒng)監(jiān)測(cè)27電性連接；
[0019]所述結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4分別與屏柜布局設(shè)置28、接地設(shè)備29、配線和接線30、備用端子31、電源和照明32、屏柜防護(hù)等級(jí)33、屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)特性34、抗電磁干擾措施35、內(nèi)外防銹措施36電性連接；
[0020]所述操作保護(hù)單元5分別與分級(jí)操作權(quán)限設(shè)置7、軟閉鎖8、硬閉鎖9、關(guān)鍵數(shù)據(jù)校驗(yàn)10電性連接；
[0021 ]所述系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6分別與控制系統(tǒng)保護(hù)11、擊穿保護(hù)12、過流保護(hù)13、丟脈沖和丟同步保護(hù)14、同步相序和頻率超限保護(hù)15、母線低電壓、過電壓保護(hù)16、死機(jī)保護(hù)17、通訊故障保護(hù)18、水冷系統(tǒng)保護(hù)19、保護(hù)設(shè)備抗干擾措施20、保護(hù)后處理設(shè)計(jì)21電性連接。
[0022]所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)I采用±2*100Mvar結(jié)構(gòu)的35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置，每套STATCOM由3個(gè)換流鏈和3套水冷系統(tǒng)組成。其中，每個(gè)換流鏈由26個(gè)閥組單元串聯(lián)而成；功率開關(guān)器件首次采用IEGT。全套設(shè)備包括連接電抗器、閥組、控制系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)等。為減小占地面積和安裝方便，35kV直掛式土 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置整體結(jié)構(gòu)采用集裝箱方式，系統(tǒng)由6個(gè)閥組集裝箱和I個(gè)控制集裝箱組成。每個(gè)閥組集裝箱內(nèi)安裝I個(gè)換流鏈，I套水冷系統(tǒng)，I面脈沖柜，以及附屬設(shè)備?？刂萍b箱由UPS電池柜，低壓進(jìn)線隔離柜，2個(gè)低壓配電柜，3個(gè)直流屏，故障錄波柜，遠(yuǎn)程監(jiān)控柜，系統(tǒng)監(jiān)控柜，系統(tǒng)控制柜，2個(gè)裝置控制柜，共13面屏柜組成。
[0023]所述閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元2包括閉鎖和跳閘兩級(jí)保護(hù)22、保護(hù)動(dòng)作順序23、閉鎖自動(dòng)復(fù)位24，用于保證STATCOM設(shè)備安全可靠運(yùn)行為目標(biāo)，滿足可靠性、選擇性、靈活性和速動(dòng)性的要求，保護(hù)定值和延時(shí)的選擇與上級(jí)保護(hù)配合，防止越級(jí)動(dòng)作。STATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)在所有設(shè)備上采用嵌入式保護(hù)子系統(tǒng)，通過通訊接口與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。保護(hù)用繼電器和設(shè)備與STATCOM控制設(shè)備和接口分開安裝。
[0024]所述閉鎖和跳閘兩級(jí)保護(hù)22是由于電力系統(tǒng)的擾動(dòng)或STATCOM裝置中設(shè)備部件異常等原因，可能導(dǎo)致STATCOM裝置運(yùn)行異常，并導(dǎo)致出現(xiàn)裝置過電壓或過電流情況。電力電子器件對(duì)于瞬時(shí)過電壓或瞬時(shí)過電流比較敏感，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致器件損壞，必須在電壓應(yīng)力或電流應(yīng)力達(dá)到危險(xiǎn)值之前，迅速采取保護(hù)措施，避免造成開關(guān)器件損壞。
[0025]電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置設(shè)計(jì)的保護(hù)動(dòng)作分為脈沖閉鎖和跳閘保護(hù)兩級(jí)。
[0026]脈沖信號(hào)閉鎖保護(hù)是在STATCOM裝置出現(xiàn)故障時(shí)將換流鏈的所有開關(guān)器件全部關(guān)斷，以保護(hù)開關(guān)器件免受損壞，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。脈沖閉鎖保護(hù)從檢測(cè)到故障發(fā)生到保護(hù)動(dòng)作生效的延時(shí)在1lys數(shù)量級(jí)。對(duì)于STATCOM裝置所有類型的故障，都先進(jìn)行脈沖閉鎖保護(hù)。
[0027]STATCOM跳閘是在STATCOM裝置出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)判斷故障符合跳閘保護(hù)條件，保護(hù)通過斷開STATCOM裝置的進(jìn)線開關(guān)，使裝置退出運(yùn)行，脫離開電力系統(tǒng)。由于跳閘保護(hù)通過斷開機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)速度較慢(102ys級(jí))，主要用于嚴(yán)重不可恢復(fù)故障，防止故障擴(kuò)大到電網(wǎng)當(dāng)中。
[0028]為了提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，南方電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置在主保護(hù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了后備保護(hù)，后備保護(hù)獨(dú)立于主保護(hù)，有自己的獨(dú)立直流后備電源和測(cè)量回路。兩種保護(hù)互相校驗(yàn)信息。保護(hù)系統(tǒng)能接受從CT或PT設(shè)備單元傳送的輸入信號(hào)。
[0029]所述保護(hù)動(dòng)作順序23、閉鎖自動(dòng)復(fù)位24是電網(wǎng)35kV± 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置設(shè)計(jì)的保護(hù)順序?yàn)?中心控制器層次的故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)，中心控制器通過通信光纖向鏈節(jié)單元下發(fā)脈沖閉鎖信號(hào)，使全部鏈節(jié)處于閉鎖狀態(tài)，閉鎖整個(gè)裝置。
[0030]對(duì)于一般的可恢復(fù)性故障，STATCOM裝置保護(hù)首先進(jìn)行脈沖閉鎖，在幾十微秒內(nèi)完成保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的快速保護(hù)。閉鎖保護(hù)期間，監(jiān)控系統(tǒng)不斷通過定時(shí)間隔的復(fù)位信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)故障是否已消除。如果故障消除，則命令自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位操作，STATCOM裝置立刻重新投入運(yùn)行。對(duì)裝置重新投入運(yùn)行后的故障，則再次采取閉鎖保護(hù)，并自動(dòng)記錄復(fù)位次數(shù)。如果同一故障的連續(xù)復(fù)位次數(shù)超出設(shè)定的限制值，將判斷為不可恢復(fù)故障，STATCOM裝置采取跳閘保護(hù)。
[0031 ] STATCOM裝置換流鏈的逆變單元又稱為鏈節(jié)。STATCOM裝置的STATCOM裝置的功率回路各鏈節(jié)相互獨(dú)立，故障由中心控制器統(tǒng)一處理。檢測(cè)到故障鏈節(jié)，故障鏈節(jié)首先將自身的脈沖信號(hào)閉鎖，完成自身保護(hù)；同時(shí)，通過通信光纖向中心控制器傳遞故障閉鎖信號(hào)。接收到任何鏈節(jié)的閉鎖信號(hào)后，中心控制器立即向其余全部鏈節(jié)下發(fā)閉鎖信號(hào)，進(jìn)行整個(gè)STATCOM裝置的閉鎖保護(hù)。脈沖閉鎖通過鏈節(jié)控制單元具體實(shí)現(xiàn)，整個(gè)保護(hù)過程20ys內(nèi)完成。同時(shí)，中心控制器根據(jù)運(yùn)行情況和獲取的信息數(shù)據(jù)判斷鏈節(jié)是否可以旁路。符合旁路條件，則命令在脈沖閉鎖期間進(jìn)行故障鏈節(jié)旁路操作，操作結(jié)束后STATCOM裝置立刻重新投入運(yùn)行。經(jīng)多次復(fù)位故障仍未消除或鏈節(jié)旁路失敗，視為發(fā)生嚴(yán)重不可恢復(fù)故障，進(jìn)行跳閘保護(hù)，STATCOM裝置脫開電網(wǎng)。
[0032]可靠的保護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的任何故障毫無遺漏。借鑒以往SVC和STATCOM的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電網(wǎng)35kV± 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM的保護(hù)設(shè)計(jì)分為跳閘、閉鎖和報(bào)警3個(gè)層次。
[0033]跳閘保護(hù)主要項(xiàng)目:1.專用變故障、2.水冷系統(tǒng)嚴(yán)重故障、3.控制器操作屏與主控板通信異常、4.保護(hù)單元更新數(shù)據(jù)超時(shí)限、5.與鏈節(jié)通信故障、6.旁路鏈節(jié)數(shù)超限、7.旁路失敗、8.閥組臂電流超限、9.同步頻率變化超限、10.同步相序錯(cuò)亂、11.觸發(fā)脈沖丟失、12.相丟同步、13.保護(hù)單元死機(jī)閉鎖保護(hù)。
[0034]閉鎖保護(hù)主要項(xiàng)目:1.換流鏈過流、2.控制器自控異常、3.PT斷線、4.交流母線過壓超限超時(shí)、5.冷卻系統(tǒng)異常、6.閥主件故障、7.觸發(fā)/控制通常故障、8.后備觸發(fā)頻繁動(dòng)作、9.母線電壓欠壓超限超時(shí)報(bào)警。
[0035]報(bào)警保護(hù)主要項(xiàng)目:1.啟動(dòng)邏輯錯(cuò)誤、2.操作越權(quán)、3.主控板與監(jiān)控系統(tǒng)通信異常、4.監(jiān)控與遠(yuǎn)方通信異常、5.控制直流電源故障切換備用電源、6.控制交流電源故障切換備用電源、7.母線電壓過壓不超限、8.母線電壓欠壓不超限、9.水冷系統(tǒng)一般故障。
[0036]所述裝置級(jí)保護(hù)單元3包括中心控制器層次保護(hù)25、鏈節(jié)層次保護(hù)26、冗余系統(tǒng)監(jiān)測(cè)27，所述中心控制器層次保護(hù)25是在中心控制器層次保護(hù)設(shè)計(jì)中，復(fù)位次數(shù)超限跳閘保護(hù)的故障類別包括:換流鏈過流，控制器自檢異常，PT斷線，交流母線過壓，冷卻系統(tǒng)異常等;直接跳閘的故障類別包括:與鏈節(jié)通信故障，旁路鏈節(jié)個(gè)數(shù)超限等。站內(nèi)其它設(shè)備通過硬節(jié)點(diǎn)傳遞的聯(lián)動(dòng)保護(hù)信號(hào)采取閉鎖保護(hù)。
[0037]所述鏈節(jié)層次保護(hù)26是在鏈節(jié)層次的保護(hù)中，旁路失敗故障直接跳閘保護(hù)。其余故障先采取閉鎖保護(hù)，復(fù)位次數(shù)超限后跳閘保護(hù)，包括:鏈節(jié)直流過壓或欠壓，IEGT驅(qū)動(dòng)故障，鏈節(jié)輸出過流，控制脈沖異常，鏈節(jié)過溫，與中心控制器通信故障，鏈節(jié)控制電源故障等。
[0038]不平衡電流電壓保護(hù)電網(wǎng)電壓頻率、相位發(fā)生擾動(dòng)，或電壓不平衡以及幅值突降等，或發(fā)生對(duì)稱或不對(duì)稱故障，都有可能造成STATCOM過流，危害裝置安全。除了采用封鎖脈沖外，針對(duì)系統(tǒng)三相不平衡運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)過流保護(hù)。短路時(shí)避免保護(hù)動(dòng)作的電抗器輸出的最大的不平衡電流為:
[0039]Idz = KkKfzqKtxfiImax(I)
[0040]式中:Kk為不平衡電流保護(hù)可靠性系數(shù);Kfzq為非周期分量系數(shù);Ktx為同型系數(shù);A為電流互感器的最大相關(guān)誤差；Imax為短路時(shí)電抗器輸出的最大的周期電流。為避免電流互感器二次回路故障時(shí)誤動(dòng)作，動(dòng)作電流應(yīng)該高于STATCOM最大電流為:
[0041]Idz = KkIek(2)
[0042]式中:Iek為STATCOM額定電流最大值。
[0043]零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓為:
[0044]Udz = KzUi(3)
[0045]式中:Kz為零序電壓保護(hù)的敏感度系數(shù)，設(shè)計(jì)取0.4?0.5;山為單相母線短路接地的電壓互感器電壓。
[0046]鏈節(jié)過壓和過流保護(hù)鏈節(jié)過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)主要包括:IEGT關(guān)斷過電壓保護(hù)，瞬態(tài)浪涌過電壓保護(hù)，直流側(cè)過電壓保護(hù)。IEGT可以在沒有關(guān)斷過電壓吸收電路的情況下正常工作。因系統(tǒng)電壓異?；蚩刂剖ъ`引起的直流電容過電壓，通過封鎖脈沖及放電電路進(jìn)行保護(hù)。
[0047]瞬態(tài)浪涌過電壓保護(hù)采用閥兩端并聯(lián)避雷器方式。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的絕緣配合有4種:持續(xù)工頻電壓下的絕緣配合;暫時(shí)過電壓的絕緣配合;操作過電壓的絕緣配合;雷電過電壓下的絕緣配合。
[0048]以電網(wǎng)35kV± 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置為例，忽略正常運(yùn)行條件下的工頻電壓的波動(dòng)，取設(shè)備最高電壓39.6kV;對(duì)接地故障、負(fù)載突變、諧振等暫時(shí)過電壓認(rèn)為設(shè)備自身絕緣能夠耐受，短時(shí)工頻耐受電壓一般均能滿足正常運(yùn)行電壓和暫時(shí)過電壓的要求。設(shè)計(jì)避雷器時(shí)，避免其在暫時(shí)過電壓時(shí)動(dòng)作。因此，著重研究操作過電壓和雷電過電壓下的絕緣配入口 ο
[0049]絕緣配合首先要考慮過電壓保護(hù)的措施。項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用避雷器進(jìn)行過電壓保護(hù)。電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置選用的避雷器HY5WR-51/134額定電壓為51kV，雷電沖擊殘壓為134kV，操作沖擊殘壓為105kV。對(duì)內(nèi)絕緣取值，Ks = 1.15;對(duì)外絕緣取值，Ks =1.05ο
[0050]考慮配合系數(shù)，所有設(shè)備的雷擊過電壓耐受水平應(yīng)該大等于避雷器雷電沖擊殘壓的1.15倍，1.15 X 134kV= 154.10kV。內(nèi)絕緣耐壓水平應(yīng)大于避雷器操作沖擊殘壓的1.15倍，1.15 X 105kV= 120.75kV，外絕緣耐壓水平應(yīng)大于避雷器操作沖擊殘壓的1.05倍，1.05父1051^=110.251^。所有設(shè)備中雷電沖擊耐壓值最小的為1851^，大于154.11^，符合絕緣配合的原則。所有設(shè)備中內(nèi)絕緣工頻耐壓有效值最小為95kV，峰值為134.33kV，大于120.75kV;外絕緣工頻耐壓有效值最小為80kV，峰值為113.13kV，大于110.25kV，符合絕緣配合的原則。在避雷器的保護(hù)下，所有的設(shè)備絕緣均能滿足在各種過電壓情況，不會(huì)發(fā)生絕緣擊穿等事故。
[0051 ]繼電保護(hù)過電壓的動(dòng)作電壓為:
[0052]Udz = KuUem/Nu (4)
[0053]式中:Udz為保護(hù)動(dòng)作電壓;Ku為長(zhǎng)期過電壓的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)取1.15;NU為電壓互感器變比;Uem為電力系統(tǒng)母線額定電壓。
[0054]低電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓按下式計(jì)算:
[0055]Udz = KminUem/Nu(5)
[0050]式中:Kmin為正常運(yùn)行的系統(tǒng)電壓系數(shù)。/
[0057]接地故障保護(hù)動(dòng)作電流為:
[0058]1dz = 3K^oCo(6)
[0059]式中:υΦ為相電壓;Co為相對(duì)地電容;Kk為接地故障保護(hù)的可靠性系數(shù)，設(shè)計(jì)取1.5?2.0; ω為基波角頻率。
[0060]導(dǎo)致IEGT過電流有3種原因:過負(fù)荷，系統(tǒng)側(cè)短路，橋臂直通。過負(fù)荷或系統(tǒng)側(cè)短路引起的過電流峰值小于安全關(guān)斷值時(shí)，通過快速檢測(cè)出電流并發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，可有效地關(guān)斷IEGT，進(jìn)行保護(hù);峰值大于安全關(guān)斷值的過電流，針對(duì)關(guān)斷IEGT危險(xiǎn)，采取的方法是，保持IEGT驅(qū)動(dòng)脈沖狀態(tài)，避免發(fā)生關(guān)斷操作，依靠IEGT的浪涌電流能力承受短時(shí)過電流，同時(shí)通過跳閘進(jìn)行保護(hù)。橋臂直通通過邏輯互鎖和死區(qū)設(shè)置保護(hù)。
[0061 ]鏈節(jié)的旁路操作是鏈?zhǔn)絊TATCOM每相橋臂都由多個(gè)鏈節(jié)串聯(lián)構(gòu)成。為了保證STATCOM運(yùn)行可靠，設(shè)計(jì)上，在滿足額定輸出電壓的基礎(chǔ)上，每個(gè)橋臂額外串入冗余鏈節(jié)。冗余鏈節(jié)數(shù)量因不同系統(tǒng)需要可以是I個(gè)或數(shù)個(gè)。N個(gè)鏈節(jié)串聯(lián)可達(dá)到額定輸出要求，實(shí)際使用N+i個(gè)鏈節(jié)串聯(lián)，稱為N+i冗余運(yùn)行方式。200Mvar STATC0N采用N+2設(shè)計(jì)。當(dāng)某個(gè)鏈節(jié)因故障必須退出運(yùn)行時(shí)，將其旁路后，鏈?zhǔn)絊TATCOM將仍能繼續(xù)正常運(yùn)行。
[0062]鏈節(jié)故障狀態(tài)傳送到主控制器后，控制器將自動(dòng)調(diào)整脈沖策略，并通過光纖編碼通信方式向相應(yīng)的鏈節(jié)發(fā)出旁路指令。鏈?zhǔn)絊TATCOM三相橋臂的脈沖發(fā)生及分配分相處理，如果某相橋臂的一個(gè)逆變單元發(fā)生故障而被旁路，其它橋臂并不改變投入運(yùn)行的逆變單元數(shù)目和PffM策略。這時(shí)三相橋臂所投入運(yùn)行的逆變單元數(shù)目將會(huì)不同，但只要三相輸出電壓的調(diào)制比M相同，并不會(huì)影響三相電壓的對(duì)稱性。
[0063]當(dāng)故障鏈節(jié)被旁路后，其余鏈節(jié)自動(dòng)共同分擔(dān)這個(gè)鏈節(jié)原來所承受的直流電壓，保持相直流電壓和輸出電壓仍不變，保持三相對(duì)稱狀態(tài)。
[0064]所述冗余系統(tǒng)監(jiān)測(cè)27是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮各種干擾問題，并采取對(duì)應(yīng)措施，同時(shí)在關(guān)鍵信號(hào)采集軟件中加入抗干擾技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，水冷系統(tǒng)和控制器均采用冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過冗余結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)比對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的正確性和準(zhǔn)確性，保證設(shè)備正常工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。如果發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出警告信息并切換到備用裝置。
[0065]所述結(jié)構(gòu)保護(hù)單元4包括屏柜布局設(shè)置28、接地設(shè)備29、配線和接線30、備用端子31、電源和照明32、屏柜防護(hù)等級(jí)33、屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)特性34、抗電磁干擾措施35、內(nèi)外防銹措施36，為了充分發(fā)揮STATCOM裝置在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定電壓、快速無功補(bǔ)償以及突發(fā)故障時(shí)電壓支撐的效果，STATCOM裝置的安裝選址通常在負(fù)荷集中區(qū)域的中心。如果新建電站，除了巨大的項(xiàng)目投資和較長(zhǎng)的施工工期外，占地面積也成為制約這一選擇的重要因素。為了減少投資，多數(shù)STATCOM項(xiàng)目選擇利用現(xiàn)有電站。
[0066]由于高壓大容量STATCOM裝置的組成設(shè)備眾多，利用現(xiàn)有電站房屋作為安置點(diǎn)，除了地方空間根本無法滿足需求外，STATCOM裝置與電站原有的其它設(shè)備的電磁兼容問題也難以解決。結(jié)構(gòu)保護(hù)成為STAT⑶M裝置保護(hù)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。電網(wǎng)3 5kV 土 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取集裝箱模塊化結(jié)構(gòu)。
[0067]STATCOM集裝箱按《工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼》(NEMA-1CS6)嚴(yán)格驗(yàn)收，要求能防雨雪，防塵土，防風(fēng)沙。對(duì)所有STATCOM屏柜，包括安裝其中的成套設(shè)備或單個(gè)組件，全部進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和校驗(yàn)以及合理布置，所有集裝箱符合外殼、交流電氣裝置接地設(shè)計(jì)、電磁兼容、絕緣強(qiáng)度、防雷保護(hù)設(shè)計(jì)等按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，符合電磁屏蔽要求。
[0068]STATCOM裝置采取集裝箱模塊化結(jié)構(gòu)可以減少占地面積，按照用戶技術(shù)條件在工廠調(diào)試裝置后整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，大幅度縮短施工和調(diào)試工期，解決電磁兼容問題;此外，還可以工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，減低STATCOM裝置設(shè)備成本。
[0069]所述屏柜布局設(shè)置28是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置屏柜的設(shè)計(jì)選材執(zhí)行(NEMA-1CS6)7.1.1標(biāo)準(zhǔn)。按照(NEMA_ICS6)7.1.3要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，屏柜的結(jié)構(gòu)采用前后開門方式。前門為帶有安全鎖和便于觀查屏柜內(nèi)設(shè)備的玻璃窗的單門；后門為帶有安全鎖的便于檢修和調(diào)試的對(duì)開雙門；屏底部設(shè)置有設(shè)備和器件安裝孔。門的開閉不會(huì)造成裝置誤動(dòng)作，整體屏柜可靠接地具有電磁屏蔽效能。此外，根據(jù)不同安裝現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，屏柜的尺寸和開門方式等可以方便重新更改設(shè)計(jì)。對(duì)換流鏈屏柜采取特殊安全措施，所有開門與屏柜內(nèi)設(shè)備設(shè)計(jì)為機(jī)電連鎖保護(hù)STATCOM裝置運(yùn)行期間和退出運(yùn)行電容未放電結(jié)束時(shí)，屏柜門可靠閉鎖。
[0070]所述接地設(shè)備29是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TAT⑶M裝置的接地設(shè)備設(shè)計(jì)執(zhí)行(肥1^-1056)5.2和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置接地設(shè)計(jì)規(guī)范》(0850065)，采用截面大于100mm2的接地銅排牢固連接到集裝箱主框架的所有金屬上。接地銅排末端裝有專用壓接端子，用于連接變電所接地網(wǎng)。每個(gè)連接處設(shè)計(jì)多于2個(gè)緊固螺絲，以保證可靠連接。
[0071]所述配線和接線30是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜內(nèi)配線設(shè)計(jì)執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和《工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的端子板》(NEMA-1CS4)，選用耐熱、耐潮、阻燃的絕緣皮的銅導(dǎo)線，導(dǎo)線額定絕緣電壓高于500V，要求一般控制導(dǎo)線大于1.5mm2，CT和PT線大于2.5mm2 ο STATCOM裝置的屏柜內(nèi)設(shè)備接線方式為:嵌入式或半嵌入式安裝;屏后接線。
[0072]所述備用端子31是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的每個(gè)屏柜在設(shè)計(jì)上留有總端子數(shù)15%的端子作為備用。為了長(zhǎng)期運(yùn)行安全，所有端子的電壓額定值大于800V，電力額定值大于10A;為了可靠連接，每個(gè)端子只允許連接一根導(dǎo)線。端子排安裝在屏的兩側(cè)，同屏上各套設(shè)備及端子排的布置保持各自獨(dú)立。斷路器和隔離開關(guān)控制箱設(shè)計(jì)采用防潮型。
[0073]所述電源和照明32是電網(wǎng)35kV± 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜內(nèi)電源和照明按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，屏柜內(nèi)配有照明燈和220V交流電源。為了節(jié)能，照明燈與門連鎖，門開燈亮，門關(guān)燈滅。同時(shí)為了運(yùn)行安全和便于檢修，冗余設(shè)計(jì)配有備用電源和開關(guān)，可手動(dòng)控制照明燈。
[0074]所述屏柜防護(hù)等級(jí)33是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜防護(hù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼》(NEMA-1CS6)，等級(jí)為IP40。
[0075]所述屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)特性34是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)能有效防護(hù):灰塵、潮濕、蟲和動(dòng)物，并滿足用戶所規(guī)定的耐高溫和高濕條件，具有防振特性和良好的抗電磁干擾特性。
[0076]所述抗電磁干擾措施35是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜屏蔽電磁干擾功能按《電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)》(IEC61000)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)要求良好的抗振性。滿足下列試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):(I)絕緣強(qiáng)度試驗(yàn):2.5kV，150Hz，Imin; (2)高頻干擾試驗(yàn):III級(jí)；(3)快速瞬變電脈沖群干擾:1V級(jí)；(4)輻射電磁場(chǎng):111級(jí)；(5)靜電放電:111級(jí)。
[0077]所述內(nèi)外防銹措施36是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的屏柜內(nèi)外采取油漆進(jìn)行防銹。
[0078]所述操作保護(hù)單元5包括分級(jí)操作權(quán)限設(shè)置7、軟閉鎖8、硬閉鎖9、關(guān)鍵數(shù)據(jù)校驗(yàn)10，是STATCOM設(shè)備的啟停和參數(shù)修改等是重要操作，需要采取一些防止誤操作措施。其中包括:水冷系統(tǒng)啟停，整個(gè)設(shè)備啟停。
[0079]所述分級(jí)操作權(quán)限設(shè)置7是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM設(shè)備啟停和參數(shù)修改等重要操作，設(shè)計(jì)采用分級(jí)操作權(quán)限管理。從監(jiān)控后臺(tái)對(duì)STATCOM裝置進(jìn)行的操作，首先必須輸入操作人員的相應(yīng)密碼，系統(tǒng)根據(jù)其權(quán)限判斷是否執(zhí)行此操作。輸入密碼錯(cuò)誤兩次以上，系統(tǒng)報(bào)警。每進(jìn)行一次操作均需要輸入密碼，系統(tǒng)對(duì)操作的相關(guān)信息進(jìn)行記錄。
[0080]所述軟閉鎖8是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM設(shè)備啟停操作必須按設(shè)定邏輯進(jìn)行，否則不予與執(zhí)行，并給出相應(yīng)告警。啟動(dòng)順序設(shè)計(jì)為，水冷系統(tǒng)首先啟動(dòng)，并進(jìn)行自檢；水冷系統(tǒng)自檢合格后，發(fā)出允許操作信號(hào)，這一過程有一定的時(shí)間延時(shí)。得到水冷系統(tǒng)合閘允許信號(hào)后，可進(jìn)行STATCOM的直流電容充電操作。充電完成后，設(shè)備進(jìn)行自檢，合格后才能進(jìn)行斷路器的合閘操作。在這一過程中，發(fā)現(xiàn)任何故障或邏輯錯(cuò)誤，均不能啟動(dòng)，并報(bào)出相應(yīng)的警告信息。STATCOM設(shè)備在正常退出過程中也嚴(yán)格按照設(shè)定邏輯進(jìn)行，出現(xiàn)錯(cuò)誤發(fā)出相應(yīng)的警告。
[0081 ] 所述硬閉鎖9是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置采用高壓大功率器件，電壓等級(jí)較高，為了徹底杜絕人為誤操作造成意外，主電路室鎖門具采取機(jī)電連鎖設(shè)計(jì)，只有在主開關(guān)斷開且STATCOM直流電容放電完畢才能打開。門上液晶屏顯示主開關(guān)狀態(tài)和直流電容狀態(tài)及對(duì)操作者的警示信息。
[0082]所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)校驗(yàn)10是電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置對(duì)一些重要參數(shù)進(jìn)行修改操作時(shí)，系統(tǒng)除了對(duì)操作人員進(jìn)行按操作權(quán)限檢驗(yàn)外，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性校驗(yàn)。修改數(shù)據(jù)超出了設(shè)定范圍，則系統(tǒng)認(rèn)為操作有誤，進(jìn)行告警，并按原參數(shù)執(zhí)行。
[0083]所述系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元6包括控制系統(tǒng)保護(hù)11、擊穿保護(hù)12、過流保護(hù)13、丟脈沖和丟同步保護(hù)14、同步相序和頻率超限保護(hù)15、母線低電壓、過電壓保護(hù)16、死機(jī)保護(hù)17、通訊故障保護(hù)18、水冷系統(tǒng)保護(hù)19、保護(hù)設(shè)備抗干擾措施20、保護(hù)后處理設(shè)計(jì)21。
[0084]所述控制系統(tǒng)保護(hù)11是控制系統(tǒng)的線路布線和安裝，特別是距功率器件較近的地方，注意對(duì)電磁干擾的屏蔽。保護(hù)用的繼電器和設(shè)備與STATCOM控制設(shè)備和接口分開安裝。保護(hù)裝置符合STATCOM設(shè)備安全可靠運(yùn)行的要求，滿足可靠性、選擇性、靈活性和速動(dòng)性要求，保護(hù)定值和延時(shí)的選擇與上級(jí)保護(hù)配合，防止越級(jí)動(dòng)作。
[0085]保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有主保護(hù)和后備保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)能夠接受從CT，PT提供的STATCOM設(shè)備單元傳送的輸入信號(hào)。控制系統(tǒng)本體設(shè)計(jì)有電磁屏蔽抗干擾措施，并配有以下保護(hù):UPS故障保護(hù)，輸入信號(hào)異常保護(hù)，電源故障保護(hù)，硬件故障保護(hù)，子系統(tǒng)故障保護(hù)。
[0086]所述擊穿保護(hù)12的擊穿保護(hù)設(shè)定是為了保護(hù)閥組上的IEGT在各種工況下免受損壞。當(dāng)STATCOM任一相上的IEGT閥組單元故障數(shù)量等于或大于冗余數(shù)+1時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)立即發(fā)出斷路器跳閘命令，進(jìn)行跳閘保護(hù)。設(shè)備跳閘后，人機(jī)界面顯示出擊穿IEGT閥組單元的確定位置，便于更換和維修。操作人員可通過人機(jī)界面修改設(shè)定值。
[0087]當(dāng)STATCOM裝置任一相上的IEGT閥組單元故障數(shù)量小于橋臂上的冗余數(shù)量時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此時(shí)STATCOM仍能正常運(yùn)行。在此情況下，報(bào)警信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)延時(shí)后，提高報(bào)警級(jí)別，如果STATCOM可以短時(shí)退出運(yùn)行，強(qiáng)烈建議用戶停機(jī)維護(hù)，更換損壞的閥組單元，以免故障擴(kuò)大。
[0088]所述過流保護(hù)13是STATCOM裝置過流保護(hù)與換流鏈的鏈節(jié)過流保護(hù)不同，保護(hù)設(shè)定的目的是保護(hù)STATCOM裝置回路上設(shè)備免受因過流造成的損壞。當(dāng)閥組任一臂上的電流超過設(shè)定值時(shí)，保護(hù)跳閘。速斷保護(hù)電流按下式計(jì)算:
[0089]Idz = IrKs/Ni(7)
[0090]式中:Ni為電流互感器變比;Ks為速斷保護(hù)的可靠性系數(shù)，出廠設(shè)計(jì)取4;Ir為電流整定值。
[0091 ]過流保護(hù)電流按下式計(jì)算:
[0092]Idz = IrKk/Ni(8)
[0093]式中:Kk為過流保護(hù)的可靠性系數(shù)，設(shè)計(jì)取1.6，反時(shí)限1s跳閘；取1.2，反時(shí)限60s跳閘。
[0094]所述丟脈沖和丟同步保護(hù)14是三相系統(tǒng)的STATCOM設(shè)備有多路觸發(fā)脈沖，如果其中有一路觸發(fā)脈沖丟失，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生過壓，產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。為了最大程度地避免這種情況，需要設(shè)定丟脈沖保護(hù)。當(dāng)任一路觸發(fā)脈沖在觸發(fā)回路和反饋回路的任何環(huán)節(jié)丟失時(shí)，保護(hù)跳閘。
[0095]因現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，同步有可能會(huì)丟失。雖然同步丟失的情況極少發(fā)生，但是一旦出現(xiàn)有可能會(huì)給用戶造成嚴(yán)重的損失，所以設(shè)定了丟同步保護(hù)。當(dāng)檢測(cè)到任一相同步丟失時(shí)，保護(hù)跳閘。
[0096]所述同步相序和頻率超限保護(hù)15是現(xiàn)場(chǎng)的同步信號(hào)有時(shí)會(huì)誤接成負(fù)序，此種情況下若發(fā)出觸發(fā)脈沖會(huì)超出STATCOM可控范圍，導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。所以在控制系統(tǒng)中設(shè)定了同步相序保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)上電后，一旦發(fā)現(xiàn)同步為負(fù)序，則保護(hù)跳閘。同步頻率變化超出一定范圍時(shí)，觸發(fā)位置發(fā)生了變化，有可能會(huì)引起STATCOM角型接線中環(huán)流的產(chǎn)生，危害系統(tǒng)運(yùn)行，所以設(shè)定了同步頻率超限保護(hù)。當(dāng)同步頻率超出設(shè)定值時(shí)，保護(hù)跳閘。
[0097]所述母線低電壓、過電壓保護(hù)16因各現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)都設(shè)有母線過電壓、低電壓的保護(hù)功能，為使S T A T C OM裝置的保護(hù)功能更好地與變電站的其它設(shè)備的保護(hù)功能相兼容，在STATCOM裝置控制系統(tǒng)保護(hù)中增加了母線過壓及欠壓保護(hù)，與原有保護(hù)系統(tǒng)并行連接，實(shí)行雙重保護(hù)，保證變電站STATCOM裝置及其它設(shè)備都能安全可靠的運(yùn)行。
[0098]所述死機(jī)保護(hù)17是借鑒SVC等其他系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，STATCOM程序在保護(hù)單元死機(jī)后偶爾會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)仍在正常工作情況，就在失去保護(hù)情況下運(yùn)行是一種極其危險(xiǎn)的非正常工作狀態(tài)。所以在STATCOM裝置控制系統(tǒng)中專門設(shè)計(jì)了保護(hù)板死機(jī)保護(hù)，使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。死機(jī)保護(hù)通過各功能單元互相檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，各功能單元都有獨(dú)立的跳閘出口，檢測(cè)到任一單元工作異常時(shí)，保護(hù)跳閘。
[0099]所述通訊故障保護(hù)18是STATCOM裝置控制系統(tǒng)能高效可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，很大程度上依賴于各種數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸，如果通訊發(fā)生故障，設(shè)備將不能正常運(yùn)行，所以設(shè)定了通訊故障保護(hù)。當(dāng)保護(hù)單元在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，通常設(shè)定為60ms，沒有接收到更新的數(shù)據(jù)，則保護(hù)跳閘。
[0100]所述水冷系統(tǒng)保護(hù)19是水冷系統(tǒng)是保證在運(yùn)行期間鏈節(jié)閥元件及輔助元件處于允許的溫度范圍的裝置。水冷系統(tǒng)中如果出現(xiàn)一種或多種異常運(yùn)行方式，可能對(duì)閥組產(chǎn)生嚴(yán)重危害，為保證主設(shè)備安全，應(yīng)退出STATCOM。電網(wǎng)35kV ± 200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)有獨(dú)立的監(jiān)控單元，對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)和冷卻介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并向上級(jí)上傳其運(yùn)行參數(shù)、異常狀態(tài)。
[0101]冷卻系統(tǒng)可由STAT⑶M監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟動(dòng)和停止，同時(shí)可就地控制，具備定值整定、參數(shù)顯示、報(bào)警顯示、密碼更改、手動(dòng)試驗(yàn)等功能。冷卻系統(tǒng)具有獨(dú)立完整的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)冷卻系統(tǒng)一般的故障發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)嚴(yán)重故障發(fā)出跳閘信號(hào)，同時(shí)以報(bào)文形式上報(bào)STATCOM監(jiān)控系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控部分需采用一用一備模式。
[0102]冷卻系統(tǒng)與STATCOM監(jiān)控系統(tǒng)之間通過通訊協(xié)議傳遞冷卻系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)，通過開關(guān)量信號(hào)傳遞報(bào)警和跳閘等重要信息，冷卻系統(tǒng)監(jiān)控采集和上報(bào)的信息和狀態(tài):冷卻水流量;供水壓力；主栗進(jìn)口壓力;供水溫度；回水溫度；閥組室溫度；閥組室濕度;冷卻水電阻率;緩沖罐壓力;緩沖罐液位;主循環(huán)栗狀態(tài);風(fēng)機(jī)狀態(tài);電加熱器狀態(tài)。
[0103]所述保護(hù)設(shè)備抗干擾措施20是一次設(shè)備的操作、短路事故、雷電波侵襲等可能導(dǎo)致具有破壞能力的高頻電磁干擾，如果沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，電磁干擾將輻射或傳導(dǎo)至二次回路及電氣設(shè)備，造成電氣損害、誤動(dòng)作和數(shù)據(jù)丟失等問題。為保障運(yùn)行的可靠性，電網(wǎng)35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置除二次設(shè)備本身的抗干擾能力外，工程設(shè)計(jì)還對(duì)二次電纜均采取屏蔽電纜，屏蔽層按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求良好接地，不同電壓等級(jí)回路不放在同一根電纜內(nèi)；布置上盡可能遠(yuǎn)離干擾源或采取適當(dāng)?shù)碾姎飧綦x。
[0104]所述保護(hù)后處理設(shè)計(jì)21是STATCOM裝置保護(hù)動(dòng)作后，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。任何保護(hù)動(dòng)作后，在人機(jī)界面上都要準(zhǔn)確顯示出故障類型及故障有關(guān)詳細(xì)信息，供用戶查閱和進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障處理，以使STATCOM裝置能迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。所有保護(hù)裝置通過通訊接口與STATCOM裝置監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。
[0105]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，以35kV±200Mvar鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置為研制背景;其特征在于:該系統(tǒng)包括鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)、閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元;其連接關(guān)系為:作為系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象的所述鏈?zhǔn)絊TATCOM基本結(jié)構(gòu)分別與閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元、裝置級(jí)保護(hù)單元、結(jié)構(gòu)保護(hù)單元、操作保護(hù)單元、系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述閉鎖保護(hù)及復(fù)位單元分別與閉鎖和跳閘兩級(jí)保護(hù)、保護(hù)動(dòng)作順序、閉鎖自動(dòng)復(fù)位電性連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述裝置級(jí)保護(hù)單元分別與中心控制器層次保護(hù)、鏈節(jié)層次保護(hù)、冗余系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電性連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)保護(hù)單元分別與屏柜布局設(shè)置、接地設(shè)備、配線和接線、備用端子、電源和照明、屏柜防護(hù)等級(jí)、屏柜機(jī)械結(jié)構(gòu)特性、抗電磁干擾措施、內(nèi)外防銹措施電性連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述操作保護(hù)單元分別與分級(jí)操作權(quán)限設(shè)置、軟閉鎖、硬閉鎖、關(guān)鍵數(shù)據(jù)校驗(yàn)電性連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM裝置的保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)級(jí)保護(hù)單元分別與控制系統(tǒng)保護(hù)、擊穿保護(hù)、過流保護(hù)、丟脈沖和丟同步保護(hù)、同步相序和頻率超限保護(hù)、母線低電壓、過電壓保護(hù)、死機(jī)保護(hù)、通訊故障保護(hù)、水冷系統(tǒng)保護(hù)、保護(hù)設(shè)備抗干擾措施、保護(hù)后處理設(shè)計(jì)電性連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK106058893SQ201610589284
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月25日 公開號(hào)201610589284.1, CN 106058893 A, CN 106058893A, CN 201610589284, CN-A-106058893, CN106058893 A, CN106058893A, CN201610589284, CN201610589284.1
【發(fā)明人】張濤, 張朝龍, 梁凱, 韓春成, 劉君, 周志玉, 曾憲楠, 李海生, 劉宇, 吳思聰, 解曉寧
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司鞍山供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 榮信電力電子股份有限公司