CN103078289B - 并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法 - Google Patents
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Abstract
并联型多端直流输电系统并联直流输电线路使用，使得直流线路行波保护无法在保证全线路保护动作的同时避免近距离换流站换相失败等故障的保护误动。本发明提出一种并联型多端直流输电系统直流线路行波保护定值设置的方法：根据换流器的运行状态，选择预先设定的不同的保护定值组作为直流线路行波保护运行定值组。实现在保证全线路保护动作的同时避免近距离换流站换相失败等故障的保护误动。
Description
技术领域
本发明涉及并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置以及控制保护装置。尤其是涉及基于晶闸管单控器件的多端高压直流输电的保护定值设置，不包括基于IGBT／IGCT等全控器件的多端高压直流输电。
背景技术
多端高压直流输电具有多落点、潮流方向易改变等特点。并联型在不改变直流输电电压等级的情况下，实现多落点输送电能目的。并联型多端高压直流输电在国际上建有数个工程应用项目。
并联型多端高压直流输电系统中高压直流线路并联使用，特点是任意换流站间直流线路故障，系统中所有换流站都感受到直流线路故障。控制保护系统配有直流线路故障保护系统，检测和尝试切除直流线路故障。直流输电系统直流线路故障保护方法中，直流线路行波保护是主要的方法。
图1为并联型多端高压直流输电系统结构图（仅包括一个极、4端高压直流输电系统）。本发明涉及的并联型多端高压直流输电系统可以是3端、4端、5端、或6端高压直流输电系统。
直流线路行波保护根据定值门槛的大小来确定保护区域的范围。图1中F1点接地故障，或换流站2交流侧故障引起换流站2换流器换相失败（相当于F1点通过换相失败造成的短路换流阀流经接地极引线接地），常规换流站1的行波保护需避免误动。图1中F2点接地故障是直流线路故障，换流站1的行波保护属于区内故障，期望换流站1的行波保护动作。比较F1点接地故障和F2点接地故障，从换流站1观察，区别之处在于与F1点接地故障间多了平波电抗器L2，而与F2点接地故障间多了线路2和线路3。线路2和线路3的等值电抗并不一定比平波电抗器L2的电抗小；这样，造成行波保护针对F1点接地故障期望不动作，和针对F2点接地故障期望动作不能兼顾。
解决以上问题的方法是框定各换流站行波保护的保护范围：换流站1保护线路1、换流站2保护线路2、换流站3保护线路3。
以图1四端直流输电为例，多端直流输电的运行方式可以为：四端均运行、三端运行（包括：换流站1/2/3运行、换流站1/2/4运行、换流站1/3/4运行、换流站2/3/4运行等）、两端运行（包括：换流站1/3运行、换流站1/4运行、换流站2/3运行、换流站2/4运行等）。
举例：换流站1/3/4运行时，换流站2退出运行。这样，按框定的保护范围，线路2设计由换流站2保护，换流站2退出运行会造成线路2故障没有行波保护。
本发明就是解决多端直流输电的运行方式不同，某些线路没有行波保护的问题。
发明内容
本发明的目的是：并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法以及控制保护装置，尤其是针对多端直流输电的运行方式不同，某些线路没有行波保护的问题，提供一种任何运行方式下全线路均有行波保护的方法。
并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法，行波保护配备多套定值，这些定值分别适用不同的保护范围；各换流站运行状态只考虑本极的状态，分别适应各换流站各直流线路保护区；按照“定值组选择器”逻辑，选择出运行定值组；可否写成并联型N端直流输电时，具有N套定值组，选择器的逻辑是何？
根据换流器的运行状态，选择预先设定的不同的保护定值组作为直流线路行波保护运行定值组。
定值组选择器完成如下功能：根据换流器的运行状态，选择预先设定的不同的保护定值组作为保护运行定值组。并联型三端直流输电时，每个换流站的行波保护配备有三套定值，分别保护线路1、线路1和线路2、线路1和线路2以及线路3。
并联型四端直流输电时，每个换流站的行波保护配备有四套定值，分别保护线路1、线路1和线路2、线路1和线路2以及线路3、线路1、线路2、线路3和线路4。
换流站的数目没有限制。例如：3个换流站，4个换流站，5个换流站，或6个换流站等。
以图1换流站1的行波保护为例，换流站1的行波保护配备有三套定值，分别保护线路1、线路1和线路2、线路1和线路2以及线路3。根据其它换流站的运行情况进行各套定值的切换：换流站2运行则使用保护范围为“线路1”的定值；换流站2退出运行则使用保护范围为“线路1和线路2”的定值；换流站2并且换流站3退出运行则使用保护范围为“线路1和线路2以及线路3”的定值。
换流站1行波保护配备的多套定值切换逻辑示意图，参见图2。
本发明的有益效果是：本发明提供一种并联型多端高压直流输电系统任何运行方式下，全线路均有行波保护的方法。
附图说明
图1为本发明并联型多端高压直流输电系统结构图。
图2为本发明换流站1行波保护配备的多套定值切换逻辑示意图。
具体实施方式
设定各换流站直流线路行波保护定值组，分别适应各换流站各直流线路保护区。
读取各换流站运行状态。这里关心的各换流站运行状态是本极的，比如：某换流站极I直流线路行波保护，只关心其它换流站极I运行状态，极II运行状态不需要关心；同样，某换流站极II直流线路行波保护，只关心其它换流站极II运行状态，极I运行状态不需要关心。
按照“定值组选择器”逻辑，选择出运行定值组。
实施例1：换流站1极I直流线路行波保护。
设定3组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组111”、“定值组112”、“定值组113”。这里，“定值组mnp”，m代表换流站m，m取值1至4，n代表极，n=1表示极I，n=2表示极II，p代表定值组序号，以区别不同的定值组。
这3组直流线路行波保护定值组分别适应“线路1”、“线路1+线路2”、“线路1+线路2+线路3”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站2极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组111”。如果“换流站2极I运行状态”为假，并且“换流站3极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组112”。如果“换流站2极I运行状态”为假，并且“换流站3极I运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组113”。
实施例2：换流站1极II直流线路行波保护。
设定3组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组121”、“定值组122”、“定值组123”。
这3组直流线路行波保护定值组分别适应“线路1”、“线路1+线路2”、“线路1+线路2+线路3”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站2极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组121”。如果“换流站2极II运行状态”为假，并且“换流站3极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组122”。如果“换流站2极II运行状态”为假，并且“换流站3极II运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组123”。
实施例3：换流站2极I直流线路行波保护。
设定2组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组211”、“定值组212”。
这2组直流线路行波保护定值组分别适应“线路2”、“线路2+线路3”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站3极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组211”。如果“换流站3极I运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组212”。
实施例4：换流站2极II直流线路行波保护。
设定2组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组221”、“定值组222”。
这2组直流线路行波保护定值组分别适应“线路2”、“线路2+线路3”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站3极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组221”。如果“换流站3极II运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组222”。
实施例5：换流站3极I直流线路行波保护（换流站3作为逆变侧）。
设定2组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组311”、“定值组312”。
这2组直流线路行波保护定值组分别适应“线路2”、“线路2+线路1”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站2极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组311”。如果“换流站2极I运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组312”。
实施例6：换流站3极II直流线路行波保护（换流站3作为逆变侧）。
设定2组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组321”、“定值组322”。
这2组直流线路行波保护定值组分别适应“线路2”、“线路2+线路1”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站2极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组321”。如果“换流站2极II运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组322”。
实施例7：换流站4极I直流线路行波保护（换流站4作为逆变侧）。
设定3组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组411”、“定值组412”、“定值组413”。
这3组直流线路行波保护定值组分别适应“线路3”、“线路3+线路2”、“线路3+线路2+线路1”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站3极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组411”。如果“换流站3极I运行状态”为假，并且“换流站2极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组412”。如果“换流站3极I运行状态”为假，并且“换流站2极I运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组413”。
实施例8：换流站4极II直流线路行波保护（换流站4作为逆变侧）。
设定3组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组421”、“定值组422”、“定值组423”。
这3组直流线路行波保护定值组分别适应“线路3”、“线路3+线路2”、“线路3+线路2+线路1”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站3极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组421”。如果“换流站3极II运行状态”为假，并且“换流站2极II运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组422”。如果“换流站3极II运行状态”为假，并且“换流站2极II运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组423”。
实施例9：并联型5端高压直流输电系统包括5个换流站和4条直流线路；并联型5端高压直流输电系统换流站1极I直流线路行波保护。
设定4组直流线路行波保护定值组，分别为“定值组111”、“定值组112”、“定值组113”、“定值组114”。
这4组直流线路行波保护定值组分别适应“线路1”、“线路1+线路2”、“线路1+线路2+线路3”、“线路1+线路2+线路3+线路4”。
“定值组选择器”逻辑完成以下功能：如果“换流站2极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组111”。如果“换流站2极I运行状态”为假，并且“换流站3极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组112”。如果“换流站2极I运行状态”为假，并且“换流站3极I运行状态”为假，以及“换流站4极I运行状态”为真，则“运行定值组”选择“定值组113”。如果“换流站2极I运行状态”为假，并且“换流站3极I运行状态”为假，以及“换流站4极I运行状态”为假，则“运行定值组”选择“定值组114”。
Claims (3)
1.并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法，其特征是：根据换流器的运行状态，选择预先设定的不同的保护定值组作为直流线路行波保护运行定值组；行波保护配备多套定值，这些定值分别适用不同的保护范围；各换流站运行状态只考虑本极的状态，分别适应各换流站各直流线路保护区；按照“定值组选择器”逻辑，选择出运行定值组；定值组选择器完成如下功能：根据换流器的运行状态，选择预先设定的不同的保护定值组作为保护运行定值组；并联型三端直流输电时，每个换流站的行波保护配备有三套定值，一套定值保护线路1，一套定值保护线路1和线路2，一套定值保护线路1和线路2以及线路3；并联型四端直流输电时，每个换流站的行波保护配备有四套定值，一套定值保护线路1，一套定值保护线路1和线路2，一套定值保护线路1和线路2以及线路3，一套定值保护线路1、线路2、线路3和线路4。
2.如权利要求1所述的并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法，其特征是：所述换流站的数目没有限制。
3.如权利要求1所述的并联型多端直流输电直流线路行波保护定值设置方法，其特征是：所述换流站的数目为：3、4、5或6个换流站。
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