CN104282509B - 基于电压—能量特性的最后断路器保护自适应整定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，本发明在启动该保护之前应该设定好最后断路器保护逻辑的参考值，在最后断路器跳闸后启动如下判断流程：第一步：首先判断电压或者电流值是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第二步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；第二步：计算避雷器的能耗；第三步：判断避雷器能耗是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第四步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；第四步：判断过电压变化率是否超过设定的动作值，如果超过，则立即对直流进行闭锁，如果没有超过，则延时Td对直流***进行闭锁。本发明能够使最后断路器保护对故障进行正确的、快速地响应动作，提高了特高压直流输电***的安全性及稳定性。

Description

基于电压—能量特性的最后断路器保护自适应整定方法
技术领域
本发明涉及到高压直流***最后断路器保护整定技术，特别是如何根据故障严重程度自动调整动作时间的技术。
背景技术
高压直流***中，当逆变侧失去交流电源后，由于换流母线上连接的大量的无功补偿设备不能迅速切除，如果直流***未能及时地闭锁，直流***将会继续向其充电，从而引起严重的暂时过电压，对阀、避雷器、换流母线的安全造成影响，因此为了防止这种情况的发生，在逆变站中通常安装了最后断路器保护，以确保在发生上述情况时能迅速地将阀闭锁，确保直流***的安全。
特高压直流***的最后断路器保护目前采用的基于避雷器能耗的整定方法，它通过计算避雷器能耗并与参考值相比较，确定是否出现交流***甩负荷，从而确定是否闭锁直流。存在的缺陷是不能对故障的严重程度实现自适应动作，有一定概率误闭锁直流***。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使最后断路器保护对故障进行正确的、快速地响应动作，提高了特高压直流输电***的安全性及稳定性的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法。
本发明的技术方案是:本发明基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，在启动该保护之前应该设定好最后断路器保护逻辑的参考值，在最后断路器跳闸后启动如下判断流程：
第一步：首先判断电压或者电流值是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第二步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；
第二步：计算避雷器的能耗；
第三步：判断避雷器能耗是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第四步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；
第四步：判断过电压变化率是否超过设定的动作值，如果超过，则立即对直流进行闭锁，如果没有超过，则延时Td对直流***进行闭锁。
上述整定方法应用于特高压直流输电***中，特高压直流输电线路通过逆变器连接到逆变侧的交流***，其中，逆变侧的交流***由不同参数的输电线路组成。
上述最后断路器保护采集该交流***的交流母线进线电压U和安装在交流母线进线上的避雷器泄露电流I两个量进行保护计算，分别与电压动作值Uset与电流动作值Iset进行大小比较，比较结束后决定是否进行避雷器能耗计算，若进行计算则将计算的结果ET与避雷器能耗的门槛值Eset进行大小比较，同时，测量交流母线进线电压U的电压变化率与电压变化率的门槛值进行大小比较，当前者小于后者时通过一个延时模块完成时长为Td的延时功能，最后启动直流***闭锁。
上述避雷器能耗计算模块中，避雷器能耗的计算公式如下：
1)公式(1)的左边的ET表示检测到电压和电流超过限定值的时刻至当前时刻T避雷器能耗的积分结果，单位为MJ；
2)公式(1)的右边ΔT表示积分计算的时间步长，单位为ms；
I|t-iΔT表示从检测到电压和电流超过限定值后每一个积分时间点高端换流变进线区域的电流互感器电流值，即高端换流变进线区域避雷器三相电流值，单位为A；P表示一共有P个积分点，Uconst表示电压常数，单位为MV；分母中的109是进行单位换算所需。
上述判断过电压变化率的模块中，过电压变化率参考值设定的参考依据是直流线路的传输功率，公式如下：
1)公式(2)的左边表示交流侧母线电压变化率；
2)公式(2)的右边第一项k P中k为交流侧母线电压变化率与直流输送功率的映射关系系数，P表示直流输送功率的标幺值，右边第二项C为常数项，通过大量仿真试验设定k为23.76，C为25.87，
根据公式(2)对过电压变化率参考值进行设定，同时根据过电压变化率与直流输送功率的映射关系可知，当直流线路输送功率很大，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化很大；当直流线路输送功率较小，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化也较小，由此来确定最后断路器保护的动作延时时间，实现对故障的自适应动作。
上述设定好最后断路器保护逻辑的参考值，包括电压动作值Uset＝460kV、电流动作值Iset＝20A、避雷器能耗的门槛值Eset＝3.1MJ、电压变化率的门槛值及延时Td＝100ms。
本发明针对目前采用的判据不能对故障严重程度实现自适应动作，提出基于电压-能量当量分段反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，在避雷器能耗作为判据的基础上加入交流侧母线电压变化率作为判据，使最后断路器保护实现了自适应动作，既在大功率输送交流线路被切除导致能量严重过剩且暂态电压严重升高时，加速对应直流极的闭锁时间；当过电压程度不太严重时，适当延长最后断路器保护的动作时间，提高判别的可靠性。该方法能够使最后断路器保护对故障进行正确的、快速地响应动作，提高了特高压直流输电***的安全性及稳定性。
附图说明
图1为本发明的整定流程示意图。
具体实施方式
在启动该保护之前应该设定好最后断路器保护逻辑的参考值，包括电压动作值Uset＝460kV、电流动作值Iset＝20A、避雷器能耗的门槛Eset＝3.1MJ、电压变化率的门槛值及延时Td＝100ms。其中，本保护应用于特高压直流输电***，特高压直流输电线路通过逆变器连接到逆变侧的交流***，其中，逆变侧的交流***由不同参数的输电线路组成。最后断路器保护采集该交流***的交流母线进线电压U和安装在交流母线进线上的避雷器泄露电流I两个量进行保护计算，分别与电压动作值Uset与电流动作值Iset进行大小比较，比较结束后决定是否进行避雷器能耗计算，若进行计算则将计算的结果ET与避雷器能耗的门槛值Eset进行大小比较，同时，测量交流母线进线电压U的电压变化率与电压变化率的门槛值进行大小比较，当前者小于后者时通过一个延时模块完成时长为Td的延时功能，最后启动直流***闭锁。
在最后断路器跳闸后启动该判断流程。首先判断电压或者电流值是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第二步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁。第二步，计算避雷器的能耗。然后进行第三步，判断避雷器能耗是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第四步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁。第四步，判断过电压变化率是否超过设定的动作值，如果超过，则立即对直流进行闭锁，如果没有超过，则延时Td对直流***进行闭锁。具体的流程如附图1所示。
上述避雷器能耗计算模块中，避雷器能耗的计算公式如下：
1)公式(1)的左边的ET表示检测到电压和电流超过限定值的时刻至当前时刻T避雷器能耗的积分结果，单位为MJ；
2)公式(1)的右边ΔT表示积分计算的时间步长，单位为ms；
I|t＝iΔT表示从检测到电压和电流超过限定值后每一个积分时间点高端换流变进线区域的电流互感器电流值，即高端换流变进线区域避雷器三相电流值，单位为A；P表示一共有P个积分点，Uconst表示电压常数，单位为MV；分母中的109是进行单位换算所需。
上述判断过电压变化率的模块中，过电压变化率参考值设定的参考依据是直流线路的传输功率。公式如下：
1)公式(2)的左边表示交流侧母线电压变化率；
2)公式(2)的右边第一项k P中k为交流侧母线电压变化率与直流输送功率的映射关系系数，P表示直流输送功率的标幺值，右边第二项C为常数项，通过大量仿真试验设定k为23.76，C为25.87，
根据公式(2)可以对过电压变化率的参考值进行设定。同时根据过电压变化率与直流输送功率的映射关系可知，当直流线路输送功率很大，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化很大；当直流线路输送功率较小，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化也较小。因此工程人员可以由此来确定最后断路器保护的动作延时时间，实现对故障的自适应动作。本发明根据高压直流输电***运行的特点，分析基于避雷器功率积分特性的最后断路器保护不足基础上，基于电压-避雷器能量映射关系，提出基于电压-能量当量分段反比特性的最后断路器保护动作特性及其整定方法，实现对不同工况严重程度的自适应应对方法。目前最后断路器跳闸装置的主要判断依据是本地交流进线断路器的跳闸命令及其状态，如果通信正常，远方交流断路器的跳闸命令和状态信号也是主要判据。针对该判据不能适用于特高压直流输电***，易造成最后断路器动作时间过长进而导致引起严重的暂时过电压，对阀、避雷器、换流母线等造成影响的问题，提出基于电压-能量当量分段反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，将避雷器能耗作为判据，使最后断路器保护实现了自适应动作，既在大功率输送交流线路被切除导致能量严重过剩且暂态电压严重升高时，加速对应直流极的闭锁时间；当过电压程度不太严重时，适当延长最后断路器保护的动作时间，提高判别的可靠性。该方法能够使最后断路器保护对故障进行正确的、快速地响应动作，提高了特高压直流输电***的安全性及稳定性。

Claims (6)

1.一种基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于在启动该保护之前应该设定好最后断路器保护逻辑的参考值，在最后断路器跳闸后启动如下判断流程：
第一步：首先判断电压或者电流值是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第二步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；
第二步：计算避雷器能耗；
第三步：判断避雷器能耗是否超过设定的动作值，如果超过，则进行第四步，如果没有超过，则不对直流***进行闭锁；
第四步：判断过电压变化率是否超过设定的动作值，如果超过，则立即对直流***进行闭锁，如果没有超过，则延时Td对直流***进行闭锁。
2.根据权利要求1中所述的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于上述整定方法应用于特高压直流输电***中，特高压直流输电线路通过逆变器连接到逆变侧的交流***，其中，逆变侧的交流***由不同参数的输电线路组成。
3.根据权利要求2中所述的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于上述最后断路器保护采集该交流***的交流母线进线电压U和安装在交流母线进线上的避雷器泄露电流I两个量进行保护计算，分别与电压动作值Uset与电流动作值Iset进行大小比较，比较结束后决定是否进行避雷器能耗计算，若进行计算则将计算的结果ET与避雷器能耗的门槛值Eset进行大小比较，同时，测量交流母线进线电压U的电压变化率与电压变化率的门槛值进行大小比较，当前者小于后者时通过一个延时模块完成时长为Td的延时功能，最后启动直流***闭锁。
4.根据权利要求1中所述的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于上述避雷器能耗的计算公式如下：
E T = Σ i = 1 P U c o n s t I | t = i Δ T 10 9 Δ T - - - ( 1 )
1)公式(1)的左边的ET表示检测到电压和电流超过限定值的时刻
至当前时刻T避雷器能耗的积分结果，单位为MJ；
2)公式(1)的右边ΔT表示积分计算的时间步长，单位为ms；
I|t＝iΔT表示从检测到电压和电流超过限定值后每一个积分时间点高端换流变进线区域的电流互感器电流值，即高端换流变进线区域避雷器三相电流值，单位为A；P表示一共有P个积分点，Uconst表示电压常数，单位为MV；分母中的109是进行单位换算所需。
5.根据权利要求1中所述的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于上述判断过电压变化率的步骤中，过电压变化率参考值设定的参考依据是直流线路的传输功率，公式如下：
d u d t = k P + C - - - ( 2 )
1)公式(2)的左边表示交流侧母线电压变化率；
2)公式(2)的右边第一项k P中k为交流侧母线电压变化率与直流输送功率的映射关系系数，P表示直流输送功率的标幺值，右边第二项C为常数项，通过大量仿真试验设定k为23.76，C为25.87，
根据公式(2)对过电压变化率参考值进行设定，同时根据过电压变化率与直流输送功率的映射关系可知，当直流线路输送功率很大，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化很大；当直流线路输送功率较小，失去全部交流线路时，交流侧母线电压变化也较小，由此来确定最后断路器保护的动作延时时间，实现对故障的自适应动作。
6.根据权利要求1中所述的基于电压—能量当量反比特性的最后断路器保护自适应整定方法，其特征在于上述设定好最后断路器保护逻辑的参考值，包括电压动作值Uset＝460kV、电流动作值Iset＝20A、避雷器能耗的门槛值Eset＝3.1MJ、电压变化率的门槛值及延时Td＝100ms。
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CN101834427B (zh) * 2009-03-09 2013-12-11 上海良信电器股份有限公司 一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置
EP2633597B1 (en) * 2010-10-29 2015-06-10 ABB Technology AG Voltage balancing of symmetric hvdc monopole transmission lines after earth faults
CN102185278A (zh) * 2011-05-03 2011-09-14 中国电力工程顾问集团中南电力设计院 特高压直流输电换流站保护方法
CN103066557B (zh) * 2012-12-10 2015-06-24 国网智能电网研究院 一种模块化多电平柔性直流***直流故障过电压抑制方法

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