一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法技术

本发明专利技术涉及一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：步骤1：对换相电抗上安装的电流互感器采样数据进行半周绝对值积分，得到以故障发生时刻为起点计算的半周积分值S

【技术实现步骤摘要】
一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护领域，特别涉及柔性直流输电系统的继电保护。

技术介绍

[0002]换相电抗作为柔性直流输电系统(voltage sourced converter based high voltage direct current，VSC
‑
HVDC)的重要元件，其与换流变压器共同组成交直流互联系统能量交换的纽带，具有隔离交流电网与电压源换流器、抑制谐波电流、完成能量存储和传输的功能，对交直流系统至关重要。目前，换相电抗配备的保护为过电流保护。然而，一方面，由于换相电抗直接与换流器相联，换流器工作的非线性使得换流变压器和换相电抗的运行工况和故障特征变得复杂；另一方面，换相电抗过电流保护不带方向元件，故存在换流变压器阀侧套管故障误动作的风险。因此，有必要研究换流变压器阀侧套管故障对换相电抗过电流保护的影响，保证换相电抗的过电流保护在换流变压器阀侧套管故障时不会误动作跳闸。
[0003]在现有文献中，文献[1]建立了VSC
‑
HVDC系统换流变压器阀侧套管单相接地故障后的零序等值电路，分析了零序电流的流通路径，利用开关函数法推导了直流侧电容电压表达式，但没有推导阀侧套管电流表达式，也没有对其他故障进行分析。文献[2]建立了VSC
‑
HVDC系统直流侧电容中点不同接地方式下的换流变压器阀侧套管不对称故障和直流线路单极接地的等值电路，定性分析了阀侧套管电流的特点，缺点是分析过程依赖于仿真结果，与实际情况存在差距。文献[3]、[4]分析了VSC
‑
HVDC系统换流变压器阀侧套管单相接地故障的零序电流流通路径，推导出零序阻抗的表达式并指出：零序阻抗与系统换相电抗相互抵消，使得总阻抗较小、套管电流较大，但未对阀侧套管上其他类型的故障进行分析。文献[5]通过仿真验证了文献[3]、[4]的结论。
[0004]可见，现有研究主要分析换流变压器阀侧套管故障的等值电路和电流流通路径，没有对故障后流过套管和换相电抗的电流进行定量分析，也没有分析对换相电抗过电流保护的影响。所以，研究换流变压器阀侧套管发生故障对换相电抗过电流保护的影响、提出防止其误动作的方法对于保证电网安全运行具有重要的理论意义和实用价值。
[0005]参考文献
[0006][1]高一波，徐习东，金阳忻。交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响。电网技术，2014，38(10)：2665
‑
2670.
[0007][2]鲁国正，高亮，梁智敏。电压源换流器接地方式对直流配电系统的影响。电力系统保护与控制，2016，44(12)：75
‑
80.
[0008][3]杨杰，郑健超，汤广福。电压源换相高压直流输电系统接地方式设计。中国电机工程学报，2010，30(19)：14
‑
19.
[0009][4]杨杰,郑健超,汤广福。电压源换相HVDC站内交流母线故障特性及保护配合。中国电机工程学报,2010,30(16)：6
‑
11.
[0010][5]王娟娟。VSC
‑
HVDC系统典型故障仿真与分析。西安建筑科技大学机电工程学
院，2015.

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，在换流变压器阀侧套管发生故障时闭锁换相电抗的过电流保护，技术方案如下：
[0012]一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：
[0013]步骤1：对换相电抗上安装的电流互感器采样数据进行半周绝对值积分，得到以故障发生时刻为起点计算的半周积分值S
全(t1)
和以故障发生一段时间后为起点计算的半周积分值S
全(t2)
；
[0014]步骤2：计算|S
全(t2)
‑
S
全(t1)
|，当|S
全(t2)
‑
S
全(t1)
|＞S
set
持续满足3ms则闭锁换相电抗的过电流保护，整定值S
set
按照躲开正常运行时基波电流半周积分值10％整定。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]1.基于换流变压器阀侧套管发生不对称故障后流过换相电抗电流互感器的电流除了基波外还包含衰减非周期分量的特征，提出了一种防止换相电抗过电流保护误动作的方案，能可靠闭锁其误动作，原理清晰。
[0017]2.该闭锁方案计算简单、易于实现。
附图说明
[0018]图1三相两电平VSC
‑
HVDC拓扑结构
[0019]图2VSC换流阀SPWM调制信号及区间划分
[0020]图3区间Ⅰ时段划分情况
[0021]图4[101]调制状态下三相短路故障电流流通回路
[0022]图5故障相与非故障相导通桥臂相异情况下阀侧套管单相接地
[0023]图6故障相与非故障相导通桥臂相同情况下阀侧套管单相接地
具体实施方式
[0024]附图1为广泛采用的三相两电平电压源换流器的VSC
‑
HVDC系统接线。换流器换相电抗L
N
具有隔离交流电网与换流器、存储和传输能量的作用，直流侧电容的中点接地。三相两电平电压源换流器每相由上、下两个桥臂组成，每个桥臂包括一组绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)及其反并联续流二极管；和分别为交流等值系统和换流变压器阀侧的三相电压，R
S
和L
S
为交流等值系统的电阻和电感；换流变压器采用YN/Δ接线，CTA、CTB、CTC和CTa、CTb、CTc分别为换流变压器网侧和阀侧套管上的三相电流互感器；i
a
、i
b
、i
c
为交流侧输出的三相电流，规定电流正方向如附图1所示。
[0025]目前，工程上大多采用PWM调制技术中的正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)来控制换流阀的通断。如附图2所示，根据阀侧三相电压过零点将一个工频周期按照60
°
间隔划分为
Ⅰ‑Ⅵ
共6个区间，每一个区间内有两相电压符号相同，另一相电压符号相反。滞后于阀侧电压δ角度的三相调制波u
ra
、u
rb
、u
rc
与N倍于调制波频率的三角载波u
Δ
进行比较，当调制波幅值大于载波时阀接收上桥臂导通信号，反之接收下桥臂导通信
号，而桥臂中具体是IGBT导通还是二极管导通则取决于其两端是否承受正向电压。
[0026]每个区间内，根据三相调制波与载波之间的关系又可划分为多个时段，附图3和表1给出了载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：步骤1：对换相电抗上安装的电流互感器采样数据进行半周绝对值积分，得到以故障发生时刻为起点计算的半周积分值S
全(t1)
和以故障发生一段时间后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳霞，董广浩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：