CN102088179B - 特高压直流换流变压器差动保护的方法 - Google Patents

特高压直流换流变压器差动保护的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特高压直流换流变压器差动保护的方法，在特高压直流解锁后，A，B，C三相通过换流阀交替接地，在换流变压器阀侧区内不同位置发生接地故障时，采用换流变压器阀侧星形绕组每项首末两端电流之和的一半与交流侧相电流之间的差作为差动电流。差动保护的计算公式为下式：Idiff＞K＊Ires+Istart其中：Idiff是换流变压器各相的差动电流；Ires是换流变压器对应相的制动电流；K为比例制动系数；Istart为启动电流；本发明可以提高特高压直流输电换流变差动保护的灵敏度。

Description

特高压直流换流变压器差动保护的方法
技术领域
本发明涉及一种特高压直流换流变压器差动保护的方法，尤其是得到差动电流判据的方法和采用该方法的继电保护装置。
背景技术
在电力系统中，经常使用的电流差动保护是根据流入和流出被保护元件的电流的差的大小为判据构成的一种继电保护，由于它具有灵敏、易实现等特点，一般作为被保护元件的主保护，用于保护特高压直流换流变压器。电流差动保护的误动和拒动容易造成特高压直流停运或者设备损坏，带来巨大的经济损失。
目前，特高压直流换流变压器与常规变压器差动电流计算方法类似，一般采用换流变压器阀侧出口互感器TA与交流侧互感器TA作差，以A相差动保护为例，计算公式如下：
IdiffA＝|IA-IYA|                             式1
式中：IdiffA为换流变A相差动电流；
IA为换流变压器交流侧A相电流；
IYA为换流变压器阀侧A相绕组出口电流。
在实际的特高压直流输电系统中，换流变压器阀侧系统均采用不接地系统配置，在直流系统未解锁时（指控制系统的触发脉冲未作用于换流阀，阀组没有导通），换流变压器为阀侧不接地运行方式，此时换流变阀侧区内发生单相接地故障时，并无故障电流；在直流系统运行过程中，换流变压器阀侧三相通过换流阀的交替导通与大地连通，此时如果换流变阀侧区内发生单相接地故障，将出现故障电流，但故障电流随着换流阀的交替导通而不断变化，采用公式1计算方法的差动保护在某些范围发生单相接地故障时灵敏度不够，容易导致保护拒动。例如：在换流变压器阀侧距中性点1％处发生单相接地故障时，差动电流几乎为零。
发明内容
本发明的目的是：提出一种特高压直流换流变压器差动保护计算差动电流的方法，在换流变压器阀侧区内发生单相接地故障时，能提高换流变压器差动保护灵敏度。
本发明的技术方案是：一种特高压直流换流变压器差动保护的方法，其特征在于：换流变压器阀侧星形绕组每相首、末端电流之和的一半与交流侧对应相电流之间的差作为差动电流。本发明是针对特高压直流输电系统换流变压器阀侧不接地的接线形式，在特高压直流解锁后，A，B，C三相通过换流阀交替接地，在换流变压器阀侧区内不同位置发生接地故障时，采用换流变压器阀侧星形绕组每项首末两端电流之和的一半与交流侧相电流之间的差作为差动电流。
根据上述差动电流的换流变压器的差动保护方法，差动保护的计算公式为式2：
Idiff>K*Ires+Istart                     式2
其中：Idiff是换流变压器各相的差动电流；
Ires是换流变压器对应相的制动电流；
K为比例制动系数，典型值取0.5；
Istart为启动电流，取值范围为0.2～0.5Ie，Ie为换流变的计算额定电流；
以A相为例，给出A相差动电流计算公式，即式3，和A相制动电流的计算公式，即式4：
IdiffA=|IA－(IYA+IYOA)/2|               式3
IresA=（|IA|+|(IYA+IYOA)/2|）/2         式4
其中：IdiffA为换流变压器A相差动电流；
Ires是换流变压器A相的制动电流
IA为换流变压器交流侧A相电流；
IYA为换流变压器阀侧A相绕组出口电流；
IYOA为换流变压器阀侧A相绕组中性点侧电流。
本发明的有益效果：采用本发明的方法计算差动电流并应用于差动保护中能够大大提高换流变压器差动保护灵敏度。
附图说明
图1为特高压直流换流变压器接线图；
图2为换流变阀组星形绕组侧距中性点10％处绕组接地故障时IA－IYA波形图；
图3为换流变阀组星形绕组侧距中性点10％处绕组接地故障时IA－IYOA波形图；
图4为换流变阀组星形绕组侧距中性点1％处绕组接地故障时IA－IYA波形图；
图5为换流变阀组星形绕组侧距中性点1％处绕组接地故障时IA－IYOA波形图；
图1-图5中：IA、IB、IC为换流变压器交流侧A，B，C三相电流；IYA、IYB、IYC为换流变压器阀侧星形绕组A，B，C三相出口电流；IYOA为换流变压器阀侧星形绕组A相中性点侧电流。
具体实施方式
采用本发明方法的继电保护装置，采集换流变压器交流侧三相电流，和换流变阀组侧三相绕组出口电流和中性点电流，进行差动保护计算，差动保护计算公为式2：
Idiff>K*Ires+Istart                    式2
其中：
Idiff是换流变压器各相的差动电流；
Ires是换流变压器对应相的制动电流；
K为比例制动系数，取0.5；
Istart为启动电流，取0.3Ie，Ie为换流变的计算额定电流；
以A相为例，给出A相差动电流计算公式，即式3，和A相制动电流的计算公式，即式4：
IdiffA=|IA－(IYA+IYOA)/2|              式3
IresA=（|IA|+|(IYA+IYOA)/2|）/2        式4
其中：
IdiffA为换流变压器A相差动电流；
Ires是换流变压器A相的制动电流
IA为换流变压器交流侧A相电流；
IYA为换流变压器阀侧A相绕组出口电流；
IYOA为换流变压器阀侧A相绕组中性点侧电流。
为了验证本发明的可行性，利用实时数字仿真系统进行仿真，图2、图3、图4和图5中为换流变压器阀侧星形绕组不同位置发生单相接地故障时差动电流大小，根据波形观察可知越靠近中性点位置发生接地故障，|IA－IYOA|的电流就越大于|IA－IYA|，而在靠近中性点1％处的接地故障时，|IA－IYA|几乎为零，采用|IA－IYA|进行差动保护灵敏度显然不够，而采用|IA－(IYA+IYOA)/2|能够保证差动保护的灵敏度。

Claims (2)

1.特高压直流换流变压器差动保护的方法，其特征在于：在换流变压器阀侧星形绕组每相首、末端电流之和的一半与交流侧对应相电流之间的差作为差动电流；差动保护的计算公式为式1： 
Idiff>K*Ires+Istart                式1 
其中： 
Idiff是换流变压器各相的差动电流； 
Ires是换流变压器对应相的制动电流； 
K为比例制动系数； 
Istart为启动电流； 
以A相为例，给出A相差动电流计算公式，即式2，和A相制动电流的计算公式，即式3： 
IdiffA=|IA－(IYA+IYOA)/2|          式2 
IresA=（|IA|+|(IYA+IYOA)/2|）/2    式3 
其中： 
IdiffA为换流变压器A相差动电流； 
Ires是换流变压器A相的制动电流；
IA为换流变压器交流侧A相电流； 
IYA为换流变压器阀侧A相绕组出口电流； 
IYOA为换流变压器阀侧A相绕组中性点侧电流。 
2.如权利要求1所述的特高压直流换流变压器差动保护的方法，其特征在于：K的典型值取0.5；Istart的取值范围为0.2～0.5Ie，Ie为换流变的计算额定电流。 
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