一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法技术

一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护实现方法，该方法通过对阀组差动差流的波形进行综合判别，根据差流波形的特征识别故障是否发生在保护范围内；然后综合阀组差动差流和差动定值的判别对阀组差动的延时进行调整。该方法可以有效防止交流系统故障时阀组差动保护由于间断性差流影响而导致的误动，同时在发生区内故障时阀组差动保护可以可靠的动作隔离故障。本发明专利技术可以广泛在高压直流输电领域中应用。

Differential protection method for valve set based on differential flow waveform synthesis

A method based on differential current waveform evaluation valve differential protection, the method of comprehensive evaluation on the valve through the set of differential differential current waveform, according to the characteristics of differential current waveform identification of faults occurred in the scope of protection; and then integrated valve differential differential flow and differential value of differential valve group delay adjustment. The method can effectively prevent the malfunction of the differential protection of the valve group due to intermittent differential flow in the failure of the AC system, and meanwhile, the differential protection of the valve group can reliably isolate the fault in the occurrence of the fault in the valve. The invention can be widely applied in the field of high voltage direct current transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法
本专利技术涉及高压直流输电系统换流器阀组差动保护的实现方法，属于高压直流输电及设备保护

技术介绍
直流输电系统的保护系统，其主要任务是保护直流换流设备的运行安全，快速、可靠的隔离故障，降低换流设备被损坏的风险。目前我国正处于高压直流大规模商业化发展阶段，正进入了特高压、大容量时代。直流换流器的容量和电压等级提高后，使得在发生换流器短路等内部故障后，故障电流的上升非常快；同时直流换流器的造价也越来越来越昂贵。因此换流系统内部发生故障时对保护的可靠性和速动性提出了更高的要求。在目前“强直弱交”的电网模式下，在交流系统发生故障时，如果直流保护误动导致直流系统停运，进而会影响到交流系统故障的快速恢复，甚至对电网的安全稳定造成威胁。直流保护中配置的阀组差动保护，其保护范围包括整个换流器，检测换流器的接地、短路故障以及换相失败，此外还可以检测逆变侧旁通对持续导通故障。如附图1所示为现有技术中换流器阀组差动保护用测量点及保护范围示意图，正常运行情况下，换流器直流侧正极线电流和负极线电流、与换流变星侧的电流包络线IacY和换流变角侧的电流包络线IacD相等，通过检测二者差流，判断6脉动或12脉动阀组是否发生换相失败等故障。阀组差动的保护判据为：Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)>Δ，Δ为阀组差动保护的动作门槛。目前从多个现场的运行情况来看，在正常运行时Max(IdH,IdN)和Max(IacY,IacD)值基本相等差电流为零，但是当交流系统发生故障时阀组差动存在间断性的差流，如图2所示为某换流站交流系统发生故障时阀组差动保护动作量分析图，如果阀组差动保护采用差流积分原理，存在误动的可能性。另外，由于换相过程中阀侧电流的过冲现象，在发生换流器内部故障或换相失败时，阀组差动的差流中会出现间断性的差流降低。如果要求在阀组差动计时过程中差流一直大于动作门槛，则存在保护据动的风险。如图3所示Idiff为换流器内部故障时阀组差动的差流波形，从波形上可以明显看出差流出现间断性的降低。综上所述，阀组差动保护如果采用差流积分的原理在交流系统故障时存在误动的风险，如果采用差流和门槛判别后直接计时的原理则在区内故障时存在据动的风险。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是为了提供一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护实现方法。本申请通过对差流波形进行综合判别配合差流和门槛的比较，可以有效防止交流系统故障时阀组差动保护的误动，同时在发生区内故障时阀组差动保护可以可靠的动作切除故障。为了实现上述目的，可以通过采用如下技术方案达到：一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法，在高压直流输电系统中，换流变为三绕组变压器，换流变的换流阀Y侧绕组和D侧绕组分别通过一组换流阀与直流正极线和直流负极线相连；其特征在于，所述差动保护方法包括以下步骤：步骤1：直流保护装置对换流变阀Y侧三相电流(IacYA/IacYB/IacYC)、换流变阀D侧三相电流(IacDA/IacDB/IacDC)、直流极线电流(IdH、IdN)进行采样，得到各个电流的瞬时值，其中，IacYA为换流变阀Y侧A相电流，IacYB为换流变阀Y侧B相电流，IacYC为换流变阀Y侧C相电流，IacDA为换流变阀D侧A相电流，IacDB为换流变阀D侧B相电流，IacDC为换流变阀D侧C相电流，IdH为直流正极线电流，IdN为直流负极线电流；步骤2：根据换流变阀Y侧三相电流的瞬时值求得换流变阀Y侧电流的包络线电流IacY；根据换流变阀D侧三相电流的瞬时值求得换流变阀D侧电流的包络线电流IacD；步骤3：根据公式Idiff＝Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)求得阀组差动差流瞬时值；步骤4：针对对阀组差动的差流即阀组差流判断是否发生了区内故障，若判断发生了区内故障，进入步骤5；则判断发生了区外交流系统故障，则差动保护不动作，返回步骤1；步骤5：根据公式Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)>Δ，其中Δ为阀组差动保护的动作门槛，判断阀组差流是否满足差动动作判据，当Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)>Δ时，则认为阀组差流满足差动动作判据，则进入步骤6，否则，返回步骤1；步骤6：计算阀组差流满足差动动作判据的持续时间，如果持续时间大于预设的延时定值则进入步骤7，否则返回步骤1；步骤7：阀组差动保护动作，停运直流系统，隔离故障。本专利技术进一步包括以下优选方案：在步骤2中换流变阀Y侧电流包络线IacY的计算公式为IacY＝max(|IacYA|,|IacYB|,|IacYC|)、换流变阀D侧电流包络线IacD的计算公式为IacD＝max(|IacDA|,|IacDB|,|IacDC|)；式中max指取三项中的最大值。在步骤4中，统计一个设定时间周期内差流小于差动启动值的时间t1和差流大于差动启动值的时间t2；设若k小于预设占空比阈值DRatio，若判断发生了区内故障。在步骤4中，一个设定时间周期取10ms～30ms，差动启动值通常取0.1Id_nom，Id_nom为直流极线额定电流；占空比阈值DRatio取0.05～0.15。优选设定时间周期为20ms，优选占空比阈值DRatio为0.1。在步骤5中，差动保护动作门槛Δ取0.1～0.4Id_nom，Id_nom为直流极线额定电流。在步骤6中，预设的延时定值范围为0.02s～3s。当差动保护动作门槛取0.1～0.2Id_nom，预设的延时定值取2.3～3s；当差动保护动作门槛取0.2～0.4Id_nom时，预设的延时定值取0.1～0.04s。本申请具有如下突出的有益效果：1、通过对阀组差动差流波形的综合判别，识别出是在区内故障还是区外故障，可以有效防止交流系统故障产生间断差流时导致的阀组差动保护误动作2、在发生换流器内部故障时，由于差流间断时间非常短，阀组差动保护可以很快的识别出故障并停运直流系统隔离故障。附图说明图1为现有技术中换流器阀组差动保护用测量点及保护范围示意图；图2为现有技术中某换流站交流系统故障时阀组差动保护动作量分析图；图3为现有技术中某换流器内部故障时阀组差动保护动作量分析图；图4为本申请基于差流波形综合判别的常规直流阀组差动保护方法流程示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本申请的技术方案做进一步详细介绍。本申请公开的基于差流波形综合判别的常规直流阀组差动保护方法，通过对阀组差动差流的波形进行综合判别配合阀组差动差流和门槛的比较，可以有效防止交流系统故障时阀组差动保护的误动，同时在发生区内故障时阀组差动保护可以可靠的动作切除故障。参照图4，本申请公开的基于差流波形综合判别的常规直流阀组差动保护方法，包括：通过差流小于差动启动值的时间和差流大于差动启动值的时间的比值来确定故障位置是否在区内，如果故障发生在区内则差动保护可以快速动作，否则差动保护立即返回。因此本方法可以有效防止交流系统故障时阀组差动保护的误动，同时在发生区内故障时阀组差动保护可以可靠的动作切除故障。步骤1：直流保护装置对换流变阀Y侧三相电流(IacYA/IacYB/IacYC)、换流变阀D侧三相电流(IacDA/IacDB/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法，在高压直流输电系统中，换流变为三绕组变压器，换流变的换流阀Y侧绕组和D侧绕组分别通过一组换流阀与直流正极线和直流负极线相连；其特征在于：通过对阀组差动差流的波形进行综合判别，根据差流波形的特征识别故障是否发生在保护范围内；然后根据阀组差动差流是否大于差动保护动作门槛预设延时判断差动保护是否动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法，在高压直流输电系统中，换流变为三绕组变压器，换流变的换流阀Y侧绕组和D侧绕组分别通过一组换流阀与直流正极线和直流负极线相连；其特征在于：通过对阀组差动差流的波形进行综合判别，根据差流波形的特征识别故障是否发生在保护范围内；然后根据阀组差动差流是否大于差动保护动作门槛预设延时判断差动保护是否动作。2.一种基于差流波形综合判别的阀组差动保护方法，在高压直流输电系统中，换流变为三绕组变压器，换流变的换流阀Y侧绕组和D侧绕组分别通过一组换流阀与直流正极线和直流负极线相连；其特征在于，所述差动保护方法包括以下步骤：步骤1：直流保护装置对换流变阀Y侧三相电流(IacYA/IacYB/IacYC)、换流变阀D侧三相电流(IacDA/IacDB/IacDC)、直流极线电流(IdH、IdN)进行采样，得到各个电流的瞬时值，其中，IacYA为换流变阀Y侧A相电流，IacYB为换流变阀Y侧B相电流，IacYC为换流变阀Y侧C相电流，IacDA为换流变阀D侧A相电流，IacDB为换流变阀D侧B相电流，IacDC为换流变阀D侧C相电流，IdH为直流正极线电流，IdN为直流负极线电流；步骤2：根据换流变阀Y侧三相电流的瞬时值求得换流变阀Y侧电流的包络线电流IacY；根据换流变阀D侧三相电流的瞬时值求得换流变阀D侧电流的包络线电流IacD；步骤3：根据公式Idiff＝Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)求得阀组差动差流瞬时值Idiff；步骤4：针对阀组差动差流瞬时值即阀组差流判断是否发生了差动保护范围内即区内故障，若判断发生了区内故障，进入步骤5；若判断发生了区外交流系统故障，则差动保护不动作，返回步骤1；步骤5：根据公式Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)>Δ，其中Δ为阀组差动保护的动作门槛，判断阀组差流是否满足差动动作判据，当Max(IdH,IdN)–Max(IacY,IacD)>Δ时，则认为阀组差流满足差动动作判据，则进入步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，刘志超，李明，刘树，曹润彬，李树峰，于昊夫，黄辉，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44