CN102709887B - 一种抑制可控串补线路潜供电流的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控串补的控制方法，具体涉及一种抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法。该方法包括的步骤为：带有可控串补的线路上发生单相接地故障；检测到故障电流，并向可控串补的控制系统发出信号；可控串补进入晶闸管旁路模式；故障相断路器分闸完成，潜供电弧持续一段时间后自动熄灭；线路保护系统控制故障相断路器重合闸；单相接地故障消除，恢复运行的容抗调节模式。该方法对于在可控串补线路发生单相接地故障时，通过保护联动命令可控串补进入晶闸管旁路模式，可以减小潜供电流的暂态分量，缩短潜供电弧的熄灭时间，故障时同时命令晶闸管、旁路开关动作，可增加保护冗余，增强保护措施的可靠性。

Description

一种抑制可控串补线路潜供电流的控制方法

技术领域

本发明涉及一种可控串补的控制方法，具体涉及一种抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法。

背景技术

在超、特高压系统中，为了提高供电的可靠性，多采用快速单相自动重合闸。但是，当系统的一相因单相接地故障而被切除后，由于相间互感和相间电容的耦合作用，被切除的故障相在故障点仍流过一定数值的接地电流，这就是潜供电流。该电流是以电弧的形式出现的，也称潜供电弧。当这个电弧瞬间熄灭后，同样由于相间的耦合作用，在弧隙出现恢复电压，这就增加了故障点自动熄弧的困难，可能导致自动重合闸失败。在线路高抗中性点装设适当阻值的小电抗，一般可以有效限制潜供电流和恢复电压的幅值，加速潜供电流的熄弧，有利于快速单相重合闸的采用。

当线路上有串补时，在单相接地过程中，若短路点距串补较远或小方式运行时，由于MOV电流和能耗均比较小，可能串补的火花间隙没有动作，旁路开关没有动作，从而串补电容器没有被旁路，电容上残余电荷通过由串补、高压电抗器、短路点弧道电阻组成的低频振荡回路，如图1所示，对于带串补线路，若不采取应对措施，在线路发生单相接地故障时，会显著增加了潜供电流的暂态分量，延长了潜供电弧熄灭的时间，对单相重合闸不利。

目前对于串补线路常采取保护联动措施，即在线路发生故障时，线路两侧继电保护系统在启动线路断路器分闸同时启动串补旁路(即命令串补旁路开关闭合)。串补旁路开关的合闸时间约为50ms，且存在一定的拒动几率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种抑制可控串补线路潜供电流的控制方法，该方法对于带可控串补线路，在线路发生单相接地故障时，通过保护联动命令可控串补进入晶闸管旁路模式，可以减小潜供电流的暂态分量，缩短潜供电弧的熄灭时间，并且，晶闸管具有快速动作特性，其动作时间为μs量级，明显快于旁路开关的动作时间；故障时同时命令晶闸管、旁路开关动作，可增加保护冗余，增强保护措施的可靠性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种抑制可控串补线路潜供电流的控制方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

A、带有可控串补的线路上发生单相接地故障；

B、检测到故障电流，并向可控串补的控制系统发出信号；

C、所述可控串补进入晶闸管旁路模式；

D、故障相断路器分闸完成，潜供电弧持续一段时间后自动熄灭；

E、所述线路保护系统控制故障相断路器重合闸；

F、所述单相接地故障消除，恢复运行的容抗调节模式。

优选的，所述步骤A中，某条带有可控串补的线路上发生单相接地故障。

优选的，所述步骤B中，所述带有可控串补的线路的线路保护系统检测到故障电流，命令带有可控串补的线路保护动作，启动故障相断路器分闸，同时向可控串补的控制系统发出信号。

优选的，所述步骤C中，所述可控串补控制系统接到线路保护系统发来的信号后，控制故障相的晶闸管导通，即进入晶闸管旁路模式。

优选的，所述步骤D中，所述故障相断路器分闸完成，由于相间耦合作用，故障点仍会有潜供电流流过；

若故障为瞬时故障，则潜供电弧持续一段时间后自动熄灭，根据工况的不同，一段时间为0-2s。

优选的，所述步骤E中，在预设的时间后线路保护系统控制故障相断路器重合闸。

较选的，所述预设的时间为故障后0.7-1.2s，根据实际工况来确定。

优选的，所述步骤F中，若故障已消除，则重合闸成功，所述线路保护系统向可控串补的控制系统发信号，恢复为正常运行的容抗调节模式。

优选的，所述可控串补的工作模式包括：晶闸管闭锁模式、容抗调节模式、感抗调节模式和晶闸管旁路模式。

优选的，所述方法用的可控串补装置包括电容器、金属氧化物限压器MOV、TCR支路、旁路开关和阻尼回路；

所述电容器、金属氧化物限压器MOV和TCR依次并联；

所述阻尼回路与旁路开关串联后再与电容器并联。

较选的，所述TCR支路包括串联的电抗器和反并联的晶闸管。

优选的，所述方法在发生单相接地故障时同时命令反并联的晶闸管和旁路开关动作。

现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法，在线路发生单相接地故障时，通过保护联动命令可控串补进入晶闸管旁路模式，可以减小潜供电流的暂态分量，缩短潜供电弧的熄灭时间，并且，晶闸管具有快速动作特性，其动作时间为μs量级，明显快于旁路开关的动作时间；故障时同时命令晶闸管、旁路开关动作，可增加保护冗余，增强保护措施的可靠性。

2、本发明提供的抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法，以减小潜供电流暂态分量、加快潜供电弧熄灭，方法简单易行，也不需要增加设备，具有良好的可靠性和经济性。

3、本发明提供的抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法与其它保护设备兼容，也不会对系统及设备安全运行产生影响，具有良好的适用性。

附图说明

图1是现有技术的串补系统单相接地时的低频振荡回路示意图；

图2是本发明提供的可控串补接线示意图；

图3是本发明提供的可控串补电容器电压u_c和触发角α、导通角θ、电感电流i_L示意图；

图4是本发明提供的可控串补电抗典型特性示意图；

图5是本发明提供的抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法的流程图；

图6(a)是本发明提供的典型750kV串补线路单相重合闸过程中潜供电流暂态过程0-1s波形图(未采取措施)；

图6(b)是本发明提供的典型750kV串补线路单相重合闸过程中潜供电流暂态过程0.3-0.8s波形图(未采取措施)；

图7(a)是本发明提供的典型750kV串补线路单相重合闸过程中潜供电流暂态过程0-1s波形图(晶闸管旁路模式)；

图7(b)是本发明提供的典型750kV串补线路单相重合闸过程中潜供电流暂态过程0.3-0.8s波形图(晶闸管旁路模式)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图2所示，图2是本发明提供的可控串补接线示意图；该方法用的可控串补装置包括电容器、金属氧化物限压器MOV、TCR支路、旁路开关和阻尼回路；电容器、金属氧化物限压器MOV和TCR依次并联；阻尼回路与旁路开关串联后再与电容器并联。TCR支路包括串联的电抗器和反并联的晶闸管。

可控串补是一种容抗可变的串补，在串补电容器上并联有一个晶闸管控制的电抗器，通过调节晶闸管的触发角，可以改变流过晶闸管-电感支路(thyristorcontrolledreactor，简称TCR支路)的电流，从而改变可控串补的电抗，以期达到控制调节电力系统其他的物理量如电流、电压、有功、无功等。

可控串补的电容器电压u_c、晶闸管触发角α、导通角θ、电感电流i_L如图3所示。在不同的触发角下，可控串补既可能体现为感性，也可能体现为容性。可控串补电抗随触发角变化的典型特性如图4所示。其中，当触发角在某个值时，可控串补的电容及电抗发生并联谐振，对应的触发角为α_res(并联谐振时对应的晶闸管触发角)。

可控串补的工作模式可分为下面四种：

(1)晶闸管闭锁模式：

即晶闸管不触发，TCR支路相当于断开。这时可控串补容抗与常规串补没有区别。

(2)容抗调节模式：

当触发角α满足α_res＜α＜180°时，可控串补工作在容性电抗调节范围，如图4所示。正常情况下，可控串补一般工作在容抗调节模式下。

(3)感抗调节模式：

当触发角α满足90°＜α＜α_res时，可控串补工作在图4的感性电抗调节范围。

(4)晶闸管旁路模式：

当触发角α＝90°时，在无损耗情况下每一个晶闸管的导通角θ＝180°，电感处于全接入状态，相当于电抗和电容器直接并联。由于一般来说并联电抗的电抗值小于电容器的容抗值，因此在晶闸管旁路模式下，可控串补整体体现为感性。

本发明提供的抑制带有可控串补线路潜供电流的控制方法，对于带有可控串补的线路，若发生单相接地故障，要求线路两侧的线路保护系统在启动线路断路器分闸的同时，命令故障相可控串补进入晶闸管旁路模式。如图5所示，图5是本发明提供的控制方法的流程图。本发明提供的控制方法包括下述步骤：

A、某条带有可控串补的线路上发生单相接地故障；

B、线路两侧的线路保护系统检测到故障电流，命令线路保护系统动作，启动故障相断路器分闸，同时向可控串补的控制系统发出信号；

C、可控串补控制系统接到线路保护系统发来的信号后，控制故障相的晶闸管快速完全导通，即进入晶闸管旁路模式；

D、故障相断路器分闸完成，由于相间耦合作用，故障点仍会有潜供电流流过。若故障为瞬时故障，则潜供电弧持续一段时间后自动熄灭，根据工况的不同，潜供电弧的持续时间通常为0-2s；

E、在预设的时间后(如故障后0.7-1.2s)线路保护系统控制故障相断路器重合闸；

F、若故障已消除，则重合闸成功，保护系统向可控串补控制系统发信号，快速恢复为正常运行的容抗调节模式。

潜供电弧的熄灭有两个条件，一个是经过一段时间的衰减后有效值降低，另一个是需要过零才能熄灭。电弧熄灭存在一定的几率，反复过零有利于快速熄灭。图6(a)前面能看到较明显的低频振荡，减小了过零次数，不利于潜供电弧的熄灭。

本发明提供的控制方法在故障检测及恢复方面，既可以通过线路保护系统发出信号，也可通过可控串补自身对故障电流的检测，或者利用其它设备进行辅助判断。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

某典型750kV线路带50％可控串补，在线路上发生单相接地故障、且可控串补未被旁路的情况下，其潜供电流波形如图6(a)和图6(b)所示，由图中可以看出，在串补电容不旁路情况下，潜供电流衰减比较慢。在线路断路器跳闸0.5s后，潜供电流有效值约22A。另外，潜供电流波形中还有一个频率约为5Hz的低频振荡分量。该低频暂态分量的存在，使得潜供电流的过零次数减少，对潜供电弧的自灭也不利。

实施例2

某典型750kV线路带50％可控串补，采取故障时命令可控串补进入旁路模式的措施后的潜供电流波形。其前供电流如图7(a)和图7(b)所示，由图中可以看出，采用这种应对措施以后，潜供电流中的低频振荡分量衰减很快，有利于潜供电流的过零。在线路断路器跳闸0.5s后，潜供电流有效值约为17A，低于有串补且故障时不采取措施的潜供电流。

可控串补中的晶闸管具有快速动作能力，其动作时间为μs量级。因此，在系统发生故障时，同时命令反并联的晶闸管和旁路开关动作，可以快速导通，将串联电抗器全部投入。

本发明提供的抑制带有可控串补潜供电流的控制方法，通过在线路单相接地故障时命令可控串补进入晶闸管旁路模式，可以减小潜供电流暂态分量，加快潜供电弧熄灭，有利于线路的单相重合闸操作。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种抑制可控串补线路潜供电流的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A、带有可控串补的线路上发生单相接地故障；

B、检测到故障电流，并向可控串补的控制系统发出信号；

C、所述可控串补进入晶闸管旁路模式；

D、故障相断路器分闸完成，潜供电弧持续一段时间后自动熄灭；

E、线路保护系统控制故障相断路器重合闸；

F、所述单相接地故障消除，恢复运行的容抗调节模式；

所述步骤A中，某条带有可控串补的线路上发生单相接地故障；

所述步骤B中，所述带有可控串补的线路的线路保护系统检测到故障电流，命令带有可控串补的线路保护动作，启动故障相断路器分闸，同时向可控串补的控制系统发出信号；

所述步骤C中，所述可控串补控制系统接到线路保护系统发来的信号后，控制故障相的晶闸管导通，即进入晶闸管旁路模式；

所述步骤D中，所述故障相断路器分闸完成，由于相间耦合作用，故障点仍会有潜供电流流过；

若故障为瞬时故障，则潜供电弧持续一段时间后自动熄灭；所述一段时间为0-2s；

所述步骤E中，在预设的时间后线路保护系统控制故障相断路器重合闸；

所述预设的时间为故障后0.7-1.2s；

所述步骤F中，若故障已消除，则重合闸成功，所述线路保护系统向可控串补的控制系统发信号，恢复为正常运行的容抗调节模式；

所述可控串补的工作模式包括：

(1)晶闸管闭锁模式：

即晶闸管不触发，TCR支路相当于断开；可控串补容抗与常规串补相同；

(2)容抗调节模式：

当触发角α满足α_res＜α＜180°时，可控串补工作在容性电抗器调节范围，正常情况下，可控串补工作在容抗调节模式下；α_res为并联谐振时对应的晶闸管触发角；

(3)感抗调节模式：

当触发角α满足90°＜α＜α_res时，可控串补工作在感性电抗器调节范围；

(4)晶闸管旁路模式：

当触发角α＝90°时，在无损耗情况下每一个晶闸管的导通角θ＝180°，电抗器处于全接入状态，相当于电抗器和电容器直接并联；由于并联电抗器的电抗器值小于电容器的容抗值，因此在晶闸管旁路模式下，可控串补整体体现为感性；

潜供电弧的熄灭有两个条件，一个是经过一段时间的衰减后有效值降低，另一个是需要过零才能熄灭；电弧熄灭存在一定的几率，反复过零有利于快速熄灭；

所述方法用的可控串补装置包括电容器、金属氧化物限压器MOV、TCR支路、旁路开关和阻尼回路；

所述电容器、金属氧化物限压器MOV和TCR支路依次并联；

所述阻尼回路与旁路开关串联后再与电容器并联；

所述TCR支路包括串联的电抗器和反并联的晶闸管；

所述方法在发生单相接地故障时同时命令反并联的晶闸管和旁路开关动作。