电力系统技术-柔性直流电网的多端协调控保系统

［全］电力系统技术-柔性直流电网的多端协调控保系统

柔性直流电网是一种由多个换流器在直流侧通过带直流开关的

直流线路互联，并具有网状的电力传输系统。柔性直流电网可实

现大范围内潮流分配和控制，能够增强整个系统的灵活性和可靠

性，并通过资源共享为电力系统提供冗余的容量。

在柔性直流电网中，母线、直流线路、换流器、换流变等设备发

生故障均可能导致电网输送功率受限。特殊地，当发生孤岛送端

单极闭锁或受端换流站严重故障时，会发生新能源无法外送而引

起的电网功率盈余，从而导致电网过负荷，造成元器件损坏等问

题。

问题拆分

系统中多端协调控制装置、极控制装置、极保护装置、母线保护

装置、线路保护装置、直流站控装置、交流站控制装置、接地电

阻监测装置、换流变保护装置、交流耗能装置和安稳控制装置均

与控制总线连接，因此相互之间可以实现数据共享。多端协调控

保系统可以对全网进行电压和功率控制,实现对母线、直流线路、

换流变等设备的实时保护，并且，当柔性直流电网发生孤岛送端

单极闭锁或受端换流站故障，导致新能源无法外送时，通过交流

耗能装置投入短时吸收暂态能量，继而通过安控对新能源进行切

机，从而有效遏制柔性直流电网孤岛运行方式下新能源无法外送

引起的电网过负荷及功率盈余等问题。

问题解决

本发明公开一种柔性直流电网的多端协调控保系统，以解决柔性

直流电网在孤岛运行方式下发生电压过高或功率盈余等问题，从

而避免直流器件的损坏

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一种柔性直流电网的多端协调控保系统，所述多端协调控保系统

的输入端与运行人员控制设备侧连接，所述多端协调控保系统的

输出端与现场测控设备侧连接;

所述多端协调控保系统包括：多端协调控制装置、阀控层部分、

极控制层部分和双极控制层部分，所述极控制层部分包括：正极

控保系统和负极控保系统，所述正极控保系统和所述负极控保系

统分别连接一个所述阀控制装置；

所述正极控保系统和所述负极控保系统的配置相同，包括：多端

协调控制装置、极控制装置、极保护装置、母线保护装置和线路

保护装置；

所述多端协调控制装置分别与控制总线以及本站和其他站的所

述极控制装置连接，所述多端协调控制装置用于实现直流电压控

制接管、范围控制以及潮流优化功能；

所述极控制装置分别与所述控制总线、所述阀控装置、所述极保

护装置、所述母线保护装置、交流开关和所述现场测控设备侧连

接，所述极控制装置用于对本站的所述阀控装置进行控制，并具

备本站直流断路器的功能;

所述极保护装置分别与所述控制总线、所述交流开关和所述现场

测控设备侧连接，所述极保护装置用于实现对换流变以及连接线

的保护,在保护动作后经过三取二装置跳本侧直流断路器;

所述母线保护装置分别与控制总线、所述线路保护装置、所述交

流开关和所述现场测控设备侧连接，所述母线保护装置用于对极

母线进行保护，实现跳本侧所带的所有的断路器，并在所述断路

器失灵时动作，并将失灵信号传输给所述极控制装置，与此同时,

将所述失灵信号传输给所述线路保护装置，使所述线路保护装置

进行远跳对端；

所述线路保护装置分别与所述控制总线和所述现场测控设备连

接，所述线路保护装置用于实现线路故障时跳断路器，对直流线

路进行保护，并向对端线路保护装置发送远眺功能，且在动作时

将失灵信号输出给所述母线保护装置；

所述双极控制层部分包括：直流站控装置、交流站控制装置、接

地电阻监测装置、换流变保护装置、交流耗能装置和安稳控制装

置；

所述直流站控装置分别与所述控制总线、所述极控制装置和所述

现场测控设备连接，所述直流站控装置用于对所述现场测控设备

侧的直流断路器接口和直流场进行监控与控制；

所述交流站控制装置分别与所述控制总线、所述极控制装置和所

述现场测控设备连接，所述交流站控制装置用于实现对所述现场

测控设备侧的交流场断路器的监视、控制以及命令联锁；

所述接地电阻监测装置与所述控制总线连接，所述接地电阻监测

装置用于监测换流站的接地点，并通过数据总线传输接地情况;

所述换流变保护装置与所述控制总线连接，所述换流变保护装置

用于实现换流变设备保护;

所述交流耗能装置与所述控制总线连接，所述交流耗能装置用于

实现对交流耗能装置的投退控制；

所述安稳控制装置与所述控制总线连接，所述安稳控制装置用三

实现新能源切机控制的功能。

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优选的，所述线路保护装置配置有独立的高频通信链路，所述线

路保护装置通过所述高频通信链路将动作信号输出至所述现场

测控设备侧的直流断路器。

优选的，所述极控制层部分还包括：第一交换器，所述极控制装

置、所述极保护装置、所述母线保护装置和所述线路保护装置均

通过所述第一交换器与所述控制总线连接。

优选的，所述双极控制层部分还包括：第二交换器，所述直流站

控装置、所述交流站控制装置、所述接地电阻监测装置、所述换

流变保护装置、所述交流耗能装置和所述安稳控制装置均通过所

述第二交换器与所述控制总线连接。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种柔性直流电网的多端

协调控保系统，该系统中，多端协调控制装置、极控制装置、极

保护装置、母线保护装置、线路保护装置、直流站控装置、交流

站控制装置、接地电阻监测装置、换流变保护装置、交流耗能装

置和安稳控制装置均与控制总线连接，因此相互之间可以实现数

据共享。这样，多端协调控保系统可以对全网进行电压和功率控

制，实现对母线、直流线路、换流变等设备的实时保护，并