一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法和系统，其中，所述方法包括：计算并联运行的

【技术实现步骤摘要】
一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护领域
,
并且更具体地，涉及一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法和系统
。

技术介绍

[0002]换流变是直流输电系统重要组成部分之一，换流变保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，对保证整个交直流输电网络的安全具有决定性的意义
。
换流变保护不正确动作，将会损坏电力设备，破坏系统的稳定性，甚至造成换流站全站停电，严重的话会造成全电力系统瓦解
。
目前换流变保护识别涌流和故障普遍采用常规涌流闭锁原理，其辨识正确性依赖对电流信号的正确计算，如果故障时电流持续突变将有可能引起计算电流谐波值增大，进而误闭锁保护
。
所以要求换流变保护应能正确计算识别故障波形和涌流波形并采取应对措施
。
[0003]现有换流变保护的涌流闭锁主要的判据为二次谐波百分比含量大于闭锁定值，当换流变的纵向差动电流超过启动定值时，换流变保护的对应相保护启动，并计算纵向差动电流中二次谐波百分比含量，当二次谐波百分比含量大于闭锁定值判断为励磁涌流，并闭锁该相的换流变差动保护
。
当差动电流中二次谐波百分比含量小于闭锁定值，该相的换流变差动保护出口
。
但上述基于二次谐波百分比含量的判据不能有效区分涌流和发展性匝间故障，当换流变出现发展性匝间故障时，纵向差动电流超过启动定值，且波形不断突变，导致此时计算的该相的二次谐波百分比含量增大，可能长时间大于谐波闭锁定值，换流变保护误判为涌流闭锁差动保护，直到差动电流波形稳定，计算二次谐波百分比含量低于谐波闭锁定值才开放差动保护，从而导致换流变差动保护延迟动作，这将引发严重后果危及系统安全
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中单纯基于纵向差动电流计算的二次谐波有效含量触发换流变差动保护，无法识别换流变出现的发展性匝间故障，从而导致换流变差动保护延迟动作的技术问题，本专利技术提供一种基于横向差流识别的换流变横差保护方法及装置
。
[0005]根据本专利技术的一方面，本专利技术提供一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法，所述方法包括：
[0006]采集并联运行的
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流，以及各自的低压侧三相电流，其中，所述
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变与一台保护装置连接；
[0007]根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流和低压侧三相电流计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变三相的纵向差动电流，纵向相制动电流，二次谐波有效值和基波有效值，以及所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流，横向相制动电流，二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值；
[0008]当所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的纵向差动电流满足各自的保护
启动判据时，启动所述保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的保护；
[0009]当已经启动所述保护装置中对应相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其对应相的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，其对应相的二次谐波有效值和基波有效值满足各自的第一谐波闭锁判据，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流满足横差保护启动判据时，计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流和横向相制动电流的比值；
[0010]当所述比值不小于预先设置的第一阈值，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流大于预先设置的第二阈值时，根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值和基波有效值，以及第二谐波闭锁判据确定所述保护装置对应相的保护动作；
[0011]当所述比值小于所述第一阈值时，直接根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值，以及第三谐波闭锁判据确定所述保护装置对应相的保护动作
。
[0012]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种基于横向差动电流的换流变横差保护系统，所述系统包括：
[0013]数据采集模块，用于采集并联运行的
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流，以及各自的低压侧三相电流，其中，所述
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变与一台保护装置连接；
[0014]第一计算模块，用于根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流和低压侧三相电流计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变三相的纵向差动电流，纵向相制动电流，二次谐波有效值和基波有效值，以及所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流，横向相制动电流，二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值；
[0015]保护启动模块，用于当所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的纵向差动电流满足各自的保护启动判据时，启动所述保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的保护；
[0016]第二计算模块，用于当已经启动所述保护装置中对应相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其对应相的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，其对应相的二次谐波有效值和基波有效值满足各自的第一谐波闭锁判据，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流满足横差保护启动判据时，计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流和横向相制动电流的比值；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于横向差动电流的换流变横差保护方法，其特征在于，所述方法包括：采集并联运行的
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流，以及各自的低压侧三相电流，其中，所述
Y/Y
换流变和
Y/
Δ
换流变与一台保护装置连接；根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流和低压侧三相电流计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变三相的纵向差动电流，纵向相制动电流，二次谐波有效值和基波有效值，以及所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流，横向相制动电流，二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值；当所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的纵向差动电流满足各自的保护启动判据时，启动所述保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的保护；当已经启动所述保护装置中对应相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其对应相的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，其对应相的二次谐波有效值和基波有效值满足各自的第一谐波闭锁判据，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流满足横差保护启动判据时，计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流和横向相制动电流的比值；当所述比值不小于预先设置的第一阈值，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流大于预先设置的第二阈值时，根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值和基波有效值，以及第二谐波闭锁判据确定所述保护装置对应相的保护动作；当所述比值小于所述第一阈值时，直接根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值，以及第三谐波闭锁判据确定所述保护装置对应相的保护动作
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的高压侧三相电流和低压侧三相电流计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变三相的纵向差动电流，纵向相制动电流，二次谐波有效值和基波有效值，以及所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流，横向相制动电流，二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值，其中：
I
dYi
＝
│
I
Yhi
+I
Yli
│
，
I
zdYi
＝
│
I
Yhi
+I
Yli
│
/2I
d
Δ
i
＝
│
I
Δ
hi
+I
Δ
li
│
，
I
zd
Δ
i
＝
│
I
Δ
hi
+I
Δ
li
│
/2I
di
＝
│
I
dYi
‑
I
d
Δ
i
│
，
I
zdi
＝
│
I
dYi
+I
d
Δ
i
│
式中，
i
为所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变
A
，
B
，
C
三相中的任意一相，
I
Yhi
和
I
Yli
分别为所述
Y/Y
换流变
i
相的高压侧和低压侧电流相量，
I
dYi
和
I
zdYi
分别为所述
Y/Y
换流变
i
相的纵向差动电流和纵向相制动电流；
I
Δ
hi
和
I
Δ
li
分别为所述
Y/
Δ
换流变
i
相的高压侧和低压侧电流相量，
I
d
Δ
i
和
I
zd
Δ
i
分别为所述
Y/
Δ
换流变
i
相的纵向差动电流和纵向相制动电流；
I
di
和
I
zdi
分别为所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变
i
相的横向差动电流和横向相制动电流；根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变各相的纵向差动电流，采用傅里叶算法计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流各相的二次谐波有效值和基波有效值；根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流，采用傅里叶算法计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值，三次谐波有效值和基波有效值
。
3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的纵向差动电流各自满足其保护启动判据时，启动所述保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变对应相的保护，其中，所述保护启动判据的计算公式时：
I
dYi
＞
I
cdqdY
I
d
Δ
i
＞
I
cdqd
Δ
式中，
I
cdqdY
和
I
cdqd
Δ
分别为所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的保护启动定值，根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的额定电流进行整定；当所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变各自满足其
i
相的保护启动判据时，保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变的
i
相的保护启动；当所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变各自不满足其
i
相的保护启动判据时，保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变的
i
相的保护返回
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当已经启动所述保护装置中对应相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其对应相的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，其对应相的二次谐波有效值和基波有效值满足各自的第一谐波闭锁判据，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流满足横差保护启动判据时，计算所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流和横向相制动电流的比值，其中：比率差动动作判据的表达式为：
I
dYi
＞
I
cdqdY
+K
r
*(I
zdYi
–
I
e
)I
d
Δ
i
＞
I
cdqd
Δ
+K
r
*(I
zd
Δ
i
–
I
e
)
式中，
K
r
为比率动作斜率，
I
e
为所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的额定电流；当已经启动所述保护装置中
i
相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其
i
相的纵向差动电流和纵向相制动电流不满足各自的比率差动动作判据时，保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变的
i
相的保护返回；第一谐波闭锁判据的表达式为：
H
L2Yi
/B
LYi
＞
K1H
L2
Δ
i
/B
L
Δ
i
＞
K1式中，
H
L2Yi
和
B
LYi
分别为基于所述
Y/Y
换流变
i
相的纵向差动电流计算确定的二次谐波有效值和基波有效值；
H
L2
Δ
i
和
B
L
Δ
i
分别为基于所述
Y/
Δ
换流变
i
相的纵向差动电流计算确定的二次谐波有效值和基波有效值；
K1为常数，0＜
K1＜1；当已经启动所述保护装置中
i
相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其
i
相的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，但其
i
相的二次谐波有效值和基波有效值不满足各自的第一谐波闭锁判据时，保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变
i
相的保护出口；横差保护启动判据的表达式为：
I
di
＞
I
dz1
式中，
I
dz1
为横差保护启动定值，根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的额定电流进行整定；当已经启动所述保护装置中
i
相的保护的所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变，其
i
相
的纵向差动电流和纵向相制动电流满足各自的比率差动动作判据，其
i
相的二次谐波有效值和基波有效值满足各自的第一谐波闭锁判据，但所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变
i
相的横向差动电流不满足横差保护启动判据时，保护装置中所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变
i
相的保护闭锁
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述比值不小于预先设置的第一阈值，且所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的横向差动电流大于预先设置的第二阈值时，根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变对应相的二次谐波有效值和基波有效值，以及第二谐波闭锁判据确定所述保护装置对应相的保护动作，其中：所述第一阈值
K0为常数，0＜
K0＜1；所述第二阈值
I
dz2
根据所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的额定电流进行整定，且0＜
I
dz1
＜
I
dz2
；所述第二谐波闭锁判据的表达式为：
H
T2i
/B
Ti
＞
K2式中，
H
T2i
和
B
Ti
分别为基于所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变的
i
相的横向差动电流计算确定的二次谐波有效值和基波有效值；
K2为常数，0＜
K2＜1；当所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变
i
相的二次谐波有效值
H
T2i
和基波有效值
B
Ti
满足第二谐波闭锁判据，确定所述
Y/Y
换流变和
/
或所述
Y/
Δ
换流变
i
相的保护闭锁；当所述
Y/Y
换流变和所述
Y/
Δ
换流变
i
相的二次谐波有效值
H
T2i
和基波有效值
B
Ti
不满足第二谐波闭锁判据，确定所述
Y/Y
换流变和
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩军，高晨光，王文焕，梁英，杨国生，王志洁，刘亚东，周银平，张红亮，周春霞，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：