抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法技术

本发明专利技术公开了一种抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法，机组在并网稳态工况、抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相和发电调相转发电工况下，调节失灵保护相电流定值大于稳态运行时的电流；机组非短路故障下停机时，下调失灵保护相电流定值，确保该状态下发电机相电流大于失灵保护相电流定值，发电机出口断路器失灵保护相电流定值根据有功功率不同设定相应的定值，确保失灵保护相电流定值大于运行电流，防止失灵保护误动。本发明专利技术根据抽水蓄能电站的运行工况多，工况转换复杂，发电机出口断路器分闸次数多的特点，设置失灵保护相电流高定值、低定值，可满足抽水蓄能机组各种工况运行，大大降低失灵保护拒动概率。拒动概率。拒动概率。

【技术实现步骤摘要】
抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法


[0001]本专利技术属于抽水蓄能电站断路器失灵保护领域，具体涉及一种抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定技术。

技术介绍

[0002]断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。
[0003]抽水蓄能电站具有发电、发电调相、抽水、抽水调相、停机稳态等多种工况。同时抽水蓄能机组启停频繁，工况转换复杂，发电机出口断路器分合频繁，断路器拒动概率较大。但电力系统内通用的失灵保护配置及整定计算方法无法满足现抽水蓄能电站需要，严重影响一次设备及电力系统安全稳定运行。
[0004]变电站、火电厂及新能源电站运行方式较为简单，开关合闸时，相关一次设备接入电力系统。开关分闸时，相关一次设备与电力系统解列。抽水蓄能机组设置工况较多，工况转换复杂，大部分抽水蓄能电站具备背靠背启动功能，当机组作为拖动机组时，拖动机组换相刀闸分闸(拖动机组与电网无直接联系)，但出口开关(GCB)合闸，且拖动过程中出口开关一直通过较大电流，此时若失灵保护误启动，失灵保护将直接出口跳闸，失灵保护存在误动可能。
[0005]因此有必要根据抽水蓄能电站运行特点，设计一种抽水蓄能电站专用的断路器失灵保护，从而充分发挥失灵保护功能，确保电网安全。

技术实现思路

[0006]针对目前国内通用的失灵保护主要针对短路故障情况下断路器失灵情况，相电流整定值偏大，非短路故障及正常分开关等情况下断路器失灵，失灵保护无法动作出口，不能满足抽水蓄能电站运行需求的问题，本专利技术提供一种抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法，大大降低正常运行时失灵保护误动概率。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法，失灵保护动作时，需切除其他有关的断路器，影响范围较大，因此需采取措施，既要防止失灵保护误动，又要确保断路器失灵时正确动作。
[0008]机组在并网稳态工况、抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相和发电调相转发电工况下，断路器一直处于合闸状态，此时调节失灵保护相电流定值大于稳态运行时的电流。
[0009]机组并网工况转停机时，断路器执行分闸操作，当断路器拒动时，发电机相电流存在两种状态，一种为短路故障时，相电流大于失灵保护相电流定值(设置有高定值和低定值，功率大时调节到高定值，功率在某个范围内调节到低定值)；另一种为非短路故障下停
机，相电流小于失灵保护相电流定值，此时下调失灵保护相电流定值，确保该状态下发电机相电流大于失灵保护相电流定值。
[0010]发电机出口断路器失灵保护相电流定值根据有功功率不同设定相应的定值，将失灵保护相电流定值整定如下：
[0011]1)|P|≥60MW或|P|≤30MW时，相电流元件1应可靠躲过发电机额定电流，即：
[0012][0013]2)30MW＜|P|＜60MW时，为保证非短路故障下断路器失灵时可靠动作，相电流元件2应按发电机并网且转轮已回水的状态下发电机相电流整定，即：
[0014][0015]K
rel
：可靠系数，取0.8～0.9。
[0016]P1：发电机并网且转轮已回水的状态下发电机有功功率绝对值。
[0017]U
N
：发电机额定电压。
[0018]n
a
；电流互感器变比。
[0019]依据以上两条整定原则，可确保稳态工况下失灵保护相电流定值大于运行电流，有效防止失灵保护误动。
[0020]其中，机组并网工况下有功功率大小如下：
[0021]1)发电工况和抽水工况下，发电机有功功率绝对值为150MW～300MW。
[0022]2)发电调相工况和抽水调相工况下，发电机有功功率绝对值为4MW～7MW。
[0023]2)抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相和发电调相转发电工况下，发电机有功功率绝对值为4MW～300MW。
[0024]3)断路器失灵(短路状态下)时，发电机有功功率绝对值大于300MW。
[0025]4)断路器失灵(非短路状态下)时，发电机有功功率绝对值40MW～50MW。
[0026]进一步地，在进行失灵保护整定前，还包括如下步骤：
[0027]步骤1：抽水蓄能机组稳态工况分析；
[0028]步骤2：抽水蓄能机组暂态工况分析；
[0029]步骤3：抽水蓄能机组出口断路器失灵状态分析。
[0030]进一步地，还包括失灵保护闭锁元件，针对机组作为拖动机时，发电机出口开关在“合”位，但发电机与电网无直接联系时，在在现有断路器位置闭锁的基础上，增加PRD(换相刀闸))位置闭锁，当PRD在“合”位时，闭锁失灵保护出口跳闸。
[0031]进一步地，抽水蓄能机组稳态工况分析时，并网状态下长期稳态运行的工况包括发电、发电调相、抽水和抽水调相。
[0032]进一步地，抽水蓄能机组常用暂态工况可分为两种，第一种为解列状态下工况转换，第二种为并网状态下工况转换；解列状态下工况转换包括停机稳态至发电、停机稳态至发电调相、停机稳态至抽水调相。并网状态下工况转换包括抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相、发电调相转发电、并网工况下转停机。
[0033]进一步地，解列状态下发电机断路器或换相刀闸在分闸位置，发电机与电力系统无直接联系，应闭锁失灵保护，无需考虑此时失灵保护相电流定值。
[0034]进一步地，机组并网工况转停机时，短路故障状态下发电机相电流大于失灵保护相电流元件定值，失灵保护可正确动作跳闸，快速切除故障；非短路故障状态下发电机出口开关三相拒动时的发电机吸收有功功率在40MW
‑
50MW范围内,发电机相电流小于失灵保护相电流元件定值，失灵保护无法动作出口跳闸。
[0035]本专利技术的有益效果：
[0036]1、根据抽水蓄能电站的运行工况多，工况转换复杂，发电机出口断路器分闸次数多的特点，设置失灵保护相电流高定值、低定值，可满足抽水蓄能机组各种工况运行，大大降低失灵保护拒动概率。
[0037]2、通过分析不同工况下有功功率及断路器失灵时有功功率的特点，将失灵保护相电流定值与有功功率绝对值关联起来，专利技术出一种功率控制的失灵保护逻辑，确保机组安全稳定运行。
[0038]3、根据抽水蓄能机组背靠背启动工况的运行特点，增加换相刀闸(PRD)“分”位闭锁失灵保护的逻辑，可大大降低拖动过程中失灵保护误动概率。
[0039]4、失灵保护相电流高定值、低定值及功率定值可人为整定，使用灵活方便，除应用于抽水蓄能电站外，还可应用于光伏发电厂、风电厂等负荷变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能电站专用功率控制的断路器失灵保护整定方法，其特征在于，机组在并网稳态工况、抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相和发电调相转发电工况下，断路器一直处于合闸状态，此时调节失灵保护相电流定值大于稳态运行时的电流；机组并网工况转停机时，断路器执行分闸操作，当断路器拒动时，发电机相电流存在两种状态，一种为短路故障时，相电流大于失灵保护相电流定值；另一种为非短路故障下停机，相电流小于失灵保护相电流定值，此时下调失灵保护相电流定值，确保该状态下发电机相电流大于失灵保护相电流定值；发电机出口断路器失灵保护相电流定值根据有功功率不同设定相应的定值，将失灵保护相电流定值整定如下：1)|P|≥60MW或|P|≤30MW时，相电流元件1应可靠躲过发电机额定电流，即：2)30MW＜|P|＜60MW时，为保证非短路故障下断路器失灵时可靠动作，相电流元件2应按发电机并网且转轮已回水的状态下发电机相电流整定，即：K
rel
：可靠系数，取0.8～0.9；P1：发电机并网且转轮已回水的状态下发电机有功功率绝对值；U
N
：发电机额定电压；n
a
；电流互感器变比；依据以上两条整定原则，确保稳态工况下失灵保护相电流定值大于运行电流，防止失灵保护误动。2.根据权利要求1所述的的断路器失灵保护整定方法，其特征在于，机组并网工况下有功功率大小如下：1)发电工况和抽水工况下，发电机有功功率绝对值为150MW～300MW；2)发电调相工况和抽水调相工况下，发电机有功功率绝对值为4MW～7MW；2)抽水调相转抽水、抽水转抽水调相、发电转发电调相和发电调相转发电工况下，发电机有功功率绝对值为4MW～300MW；3)短路状态下断路器失灵时，发电机有功功率绝对值大于300MW；4)非短路状态下断路...

【专利技术属性】
技术研发人员：方书博，娄彦芳，樊京伟，李坤鹏，刘鹏龙，马圣恒，
申请(专利权)人：河南国网宝泉抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：