[发明专利]交流－直流变换系统的控制和保护系统

说明书

本发明涉及一种交流-直流(AC-DC)变换系统，例如DC输电系统和变频系统等，尤其涉及一种AC-DC电力变换系统的控制和保护系统，该系统可安全地停止AC-DC变换系统的操作。

例如，在DC输电系统中，DC输电线的两端都装有AC-DC变换系统。其中一个系统起整流器的作用，将交流电力变换成直流电力，而另一个系统起逆变器的作用，将直流电力变换成交流电力。图20示出了用如此安装的变换器构造的DC输电系统的一例，而图21示出了控制AC-DC变换器的控制和保护系统。

图20示出了与DC输电线L1和L2相连的第一AC系统AL1和第二AC系统AL2的一例。在AC系统AL1与DC输电线L1和L2的一端之间，是一换流变电站，该站配备了由三相断路器1AR、1AS和1AT组成的断路器1A、换流变压器2A、由可控硅换流器组成的电力变换器3A，以及DC电抗器4A。在AC系统AL2与DC输电线L1和L2另一端之间，是一换流变电站，该站配备了DC电抗器4B、由可控硅换流器组成的电力变换器3B、换流变压器2B，以及由三相断路器1BR、1BS和1BT组成的断路器1B。

另外，变换器3A由6个可控硅阀U、V、W、X、Y和Z组成，而变换器3B也由6个可控硅阀U’、V’、W’、X’、Y’和Z’组成，并且DC输电线L2接地。在该系统结构中，在两个AC系统AL1和AL2之间电力不仅能沿某一方向从一端传输至另一端，而且该系统的结构可在需要时沿反方向传输电力。因此，应这样构造变换器3A和3B，从而使它们在该系统中能够分别起到整流器或逆变器的作用，并且根据电流方向，使电源侧的变换器起整流器的作用，而负载侧的变换器起逆变器的作用。

在图21中，5A和5B为变换器控制系统(下文称控制系统)；6A和6B为门脉冲发生器(下文称PG)，为可控硅换流器3A和3B产生门脉冲；而7A和7B分别为AC-DC变换器3A和3B的保护系统。

8A和8B分别是DC电压变换器(DC voltage transformer)(DC-PT)；9A和9B分别是DC变流器(DC current transformer(DC-CT)；10A和10B分别是AC电压检测器(AC-VD)；而11A和11B分别是用于测量换流变压器电流的AC电流互感器(AC-CT)。由这些装置检测到的DC电压信号Vdc1和Vdc2、DC电流信号Idc1和Idc2、AC电压信号Vac1和Vac2，以及AC电流信号Iac1和Iac2分别被输入至控制系统5A和5B以及保护系统7A和7B。

控制系统5A配备了相位控制器50A、相位检波器51A、控制器52A和保护序列(protection sequence)53A，而控制系统5B配备了相位控制器50B、相位检波器51B、控制器52B和保护序列53B，它们分别具有以下所述的功能。

也就是说，在稳定状态下，控制器52A分别进行恒流控制和恒压控制两者，恒流控制是将DC-CT 9A检测到DC电流Idc1控制为恒定的大小，而恒压控制是将DC-PT 8A检测到DC电压Vdc1控制为恒定的大小。在两种受控输出值中，在整流器工作的情形下，控制器52A输出经恒流控制的输出值，而在逆变器工作的情形下，控制器52A输出经恒压控制的输出值，输出值作为相位控制角α输出至相位控制器50A。

在稳定状态下，控制器52B也分别进行恒流控制和恒压控制两者，恒流控制是将DC-CT 9B检测到DC电流Idc2控制为恒定的大小，而恒压控制是将DC-PT 8B检测到DC电压Vdc2控制为恒定的大小。在这两种受控输出值中，在整流器工作的情形下，控制器52B输出经恒流控制的输出值，而在逆变器工作的情形下，控制器输出经恒压控制的输出值，输出值作为相位控制角α输出至相位控制器50B。这里，在整流器工作的情形下，可将相位控制角α设定为例如20°，而在逆变器工作的情形下，可将其设定为例如135°。

当从本侧的保护系统7A发出一保护命令信号(protection order signal)时，保护序列53A向它侧的控制系统5B输出该保护命令信号，同时将这些脉冲操作的定时取作门移相(gate shift)(下文称为GS)、旁通对(下文称为BPP)、门阻断(gate block)(下文称为GB)和断路器开路指令(下文称为CBT)，并且当从它侧的控制系统5B发出一保护命令信号时，保护序列53A取定时GS、BPP和GB。在两种情况下，保护序列53A都将这些脉冲操作信号作为GS、BPP和GB输出给相位控制器50A。