CN103633620A - 一种新型的换流变零序差动保护的配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的换流变零序差动保护的配置方法，每个换流变均仅配置一个网侧电流互感器，每个换流变的零序差动保护均包括第一重保护系统和第二重保护系统，其中一换流变的第一重保护系统的差动电流为所述其中一换流变的网侧三相二次电流与其三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，其制动保护为所述其中一换流变的网侧三相二次电流的绝对值的最大值；所述其中一换流变的第二重保护系统的差动电流为另一换流变的网侧电流、进线电流值以及所述其中一换流变的三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，其制动电流为进线电流值的三相电流值中的最大值。本发明双重保护系统所采用的输入量来自不同的采集元件，实现了真正的双重化保护。

Description

一种新型的换流变零序差动保护的配置方法

技术领域

本发明涉及高压直流输电系统技术领域，具体涉及一种新型的换流变零序差动保护的配置方法。

背景技术

换流变压器是高压直流输电系统中的关键设备之一，目前国内高压直流输电工程理想配置是采用12脉动换流器，配置6台单相双绕组换流变，网侧绕组接线方式均为星星接线，出线并联接入交流电网，中性点接地，阀侧绕组接线其中三台为星星接线，中性点不接地，另三台为星角接线。如附图1所示。

每台换流变有4个套管，分别为网侧高压套管1.1、网侧低压套管1.2、阀侧套管2.1和套管2.2，套管内装设了电流互感器，为保护、测量提供二次电流。

但是，由于换流变套管设计、生产的问题，配置更多的电流互感器也意味着更多的购买成本和维护成本，而且电流互感器本身是故障元件，配置越多，线路节点越多，故障点就越多，系统复杂性和稳定性问题也会非常突出，所以实际系统中，配置不可能如图1所示情况，某些换流变套管电流互感器二次绕组配置不足，导致换流变保护配置未实现双重化，每台换流变的网侧均配置一个电流互感器。换流变保护采用了两套系统，其保护系统1的配置是完备的，而保护系统2由于电流互感器配置不足，其配置是不完备的，无法实现换流变零序差动保护等。换流变零序差动保护作为换流变压器比例制动差动保护的补充，其安全性至关重要。两套系统无法满足双重化的配置需求，严重危及换流变的安全稳定运行，对日常运行维护也造成了严重影响。当第一重保护故障或检修时，如果退出第一重保护，由于第二重保护的保护配置是不完备的，仅有换流变大差保护，其灵敏度相对较低，给换流变的安全运行带来很大的风险，如果将换流变停电处理，又严重影响了直流系统的可用率。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种新型的换流变零序差动保护的配置方法，其在换流变网侧电流互感器配置仅为一个的情况下，不会增加保护误动和拒动的风险，而在只有单套保护系统运行时，提高了接地保护的灵敏度。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

一种新型的换流变零序差动保护的配置方法，所述换流变为两个，每个换流变均配置一个网侧电流互感器，每个换流变的零序差动保护均包括第一重保护系统和第二重保护系统；

其中：对于其中一换流变的第一重保护系统，包括以下步骤：

步骤11、将所述其中一换流变的网侧三相二次电流与其三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果的绝对值作为所述其中一换流变的第一重保护系统的差动电流：

$I_{\mathrm{op}}=|{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{ya}}+{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{yb}}+{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{yc}}+3{\stackrel{\·}{I}}_{0y}|---\left(1\right)$

式（1）中，I_op为所述其中一换流变的第一重保护系统的差动电流，

分别为所述其中一换流变的网侧A、B、C三相二次电流，

为所述其中一换流变的中性点零序电流；

将所述其中一换流变的网侧三相二次电流的绝对值的最大值，作为所述其中一换流变的第一重保护系统的制动电流：

$I_{\mathrm{res}}=\max \left\{\right|{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{ya}}|,|{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{yb}}|,|{\stackrel{\·}{I}}_{1\mathrm{yc}}\left|\right\}---\left(2\right)$

式（2）中，I_res为所述其中一换流变的第一重保护系统的制动电流；

步骤12、比较I_res和所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值的大小，

如果I_res<I_res,0，执行步骤13的操作；

如果I_res>I_res,0，执行步骤14的操作；

其中I_res,0为所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值；

步骤13、比较I_op和所述其中一换流变的非比率制动部分差流动作的整定值的大小，

如果I_op>I_op,0，执行步骤15操作，反之，返回执行步骤11，其中I_op,0为所述其中一换流变的零序差动保护的最小动作电流整定值；

步骤14、如果I_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤15操作，反之，返回执行步骤11，其中，S为比率制动系数；

步骤15、保护跳闸；

对于所述其中一换流变的第二重保护系统，包括以下步骤：

步骤21、将另一换流变的网侧电流、进线电流值以及所述其中一换流变的三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为所述其中一换流变的第二重保护系统的差动电流：

${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1y}^{\&prime;}=\stackrel{\&CenterDot;}{I}-{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{\&Delta;}}---\left(3\right)$

$I_{\mathrm{op}}^{\&prime;}=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}^{\&prime;}+3{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{0y}|;---\left(4\right)$

式（3）和式（4）中，为所述其中一换流变的第二重保护系统的网侧电流，

为另一换流变的网侧电流，

分别为的A、B、C三相分量，I′_op为所述其中一换流变的第二重保护系统的差动电流；

将进线电流值的三相分量值中的最大值作为所述其中一换流变的第二重保护系统的制动电流：

$I_{\mathrm{res}}^{\&prime;}=\max \{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_a,{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_b,{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_c\}---\left(5\right)$

式（5）中，I′_res为所述其中一换流变的第二重保护系统的制动电流；

为进线电流的三相电流值；

步骤22、比较I′_res和所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值的大小，

如果I′_res<I_res,0，执行步骤23的操作；

如果I′_res>I_res,0，执行步骤24的操作；

步骤23、比较I′_op和所述其中一换流变的非比率制动部分差流动作的整定值的大小，如果I′_op>I_op,0，执行步骤25操作，反之，返回执行步骤21；

步骤24、如果I′_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤25操作，反之，返回执行步骤21；

步骤25、保护跳闸。

所述I_res,0为所述其中一换流变的额定电流。

所述I_op,0为比率制动部分的差流最小动作电流整定值。

在交流场采用3/2接线方式时，所述进线电流值为进线两侧的断路器开关电流的矢量和。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：在换流变套管电流互感器二次绕组仅配置一个的情况下，通过改变二次回路的接线方式，将第一换流变网侧CT送至第一重保护系统，而将第二换流变网侧CT接至第二重保护系统，与换流变进线断路器CT相配合，并调整保护算法，由于双重保护系统所采用的输入量来自不同的采集元件，实现了真正的双重化保护。

附图说明

图1为现有高压直流输电工程换流变的理想配置；

图2为本发明其中一换流变的零序差动保护的配置方式；

图3为本发明另一换流变的零序差动保护的配置方式；

图4为图2在3/2接线方式下的第二重零序差动保护的配置方式；

图5和图6分别为图2的第一重和第二重保护方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

一种新型的换流变零序差动保护的配置方法，其中，换流变包括换流变T1和换流变T2，其中，换流变T1为星角接换流变，换流变T2为星星接换流变，在换流变T1和换流变T2均配置一个网侧电流互感器，二者的零序差动保护均为双重保护系统。

对于换流变T1的，请参照图2所示，将换流变T1的网侧电流互感器TA1测量的二次电流与三倍的由其中性点零序电流互感器TA3.1测量的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为该换流变T1第一重保护系统的差动电流；将换流变T2的网侧电流互感器TA2测量的二次电流、进线电流值I以及三倍的由其中性点零序电流互感器TA3.2测量的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为该换流变T1的第二重保护系统的差动电流。换流变T1的第一重保护系统的制动电流为换流变T1网侧三相二次电流的绝对值的最大值，换流变T1的第二重保护系统的制动电流为进线电流的三相电流的最大值。

对于换流变T2的，与换流变T1的双重零序差动保护相类似，请参照图3所示，将换流变T2的网侧电流互感器TA2测量的二次电流与三倍的由其中性点零序电流互感器TA4.1测量的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为该换流变T2第一重保护系统的差动电流；将换流变T1的网侧电流互感器TA1测量的二次电流、进线电流值I以及三倍的由其中性点零序电流互感器TA4.2测量的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为该换流变T2的第二重保护系统的差动电流。换流变T2双重保护系统的制动电流均为进线三相电流值中的最大值。换流变T2的第一重保护系统的制动电流为换流变T2网侧三相二次电流的绝对值的最大值，换流变T2的第二重保护系统的制动电流为进线电流值的三相电流值中的最大值。

以换流变T1（换流变T2的保护方式与之类似）为例，结合交流场采用3/2接线方式，对其双重零序差动保护进行说明：

第一重保护A，请结合图2和图5所示，包括以下步骤：

S501、通过网侧电流互感器TA1测量换流变T1的二次电流，通过中性点零序电流互感器TA3.1测量换流变T1的中性点零序电流值。

S502、根据下列公式计算第一重保护的差动电流I_op和制动保护I_res：

$I_{\mathrm{op}}=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}+3{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{0y}|---\left(1\right)$

$I_{\mathrm{res}}=\max \left\{\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}|,|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}|,|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}\left|\right\}---\left(2\right)$

上述两式中：分别为换流变T1网侧CT（TA1）A、B、C三相二次电流，

为换流变T1中性点零序CT（TA3.1）二次电流。

S503、比较I_res和I_res,0的大小，如果I_res<I_res,0，执行步骤S504的操作；如果I_res>I_res,0，执行步骤S505的操作，其中I_res,0为换流变T1的非比率制动部分与比率制动部分的分界值，通常取换流变T1的额定电流I_e。

S504、比较I_op和I_op,0的大小，如果I_op>I_op,0，执行步骤S506操作，反之，返回执行步骤S501，其中I_op,0为换流变T1的非比率制动部分差流动作的整定值，即比率制动部分的差流最小动作电流整定值。

S505、比较I_op和I_op,0+S(I_res-I_res,0)的大小，如果I_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤S506操作，反之，返回执行步骤S501，其中，S为比率制动系数。

S506、保护跳闸。

第二重保护B，请结合图4和图6所示，包括以下步骤：

S601、通过网侧电流互感器TA2测量换流变T2的二次电流，通过中性点零序电流互感器TA3.1测量换流变T1的中性点零序电流值，通过电流互感器TA5和电流互感器TA6测量3/2接线的开关电流

和

S602、根据下列公式计算第二重保护的差动电流I′_op和制动保护I′_res：

$\stackrel{\&CenterDot;}{I}={\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2---\left(3\right)$

${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1y}^{\&prime;}=\stackrel{\&CenterDot;}{I}-{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{\&Delta;}}---\left(4\right)$

$I_{\mathrm{op}}^{\&prime;}=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}^{\&prime;}+3{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{0y}|---\left(5\right)$

$I_{\mathrm{res}}^{\&prime;}=\max \{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1a},{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1b},{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1c},{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{2a},{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{2b},{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{2c}\}---\left(6\right)$

上述式（3）-（6）中，

为进线电流值，

为第二重保护系统通过计算获得的网侧电流（第一重保护系统与换流变T1的网侧电流有关，而第二重保护则与换流变T2的网侧电流有关），

为换流变T1网侧CT（TA2）电流，

分别为

的A、B、C三相分量，为开关电流

的三相分量值；

为开关电流

的三相分量值。

S603、比较I′_res和I_res,0的大小，如果I′_res<I_res,0，执行步骤S604的操作；如果I′_res>I_res,0，执行步骤S605的操作。

S604、比较I′_op和I_op,0的大小，如果I′_op>I_op,0，执行步骤S606操作，反之，返回执行步骤S601。

S605、比较I′_op和I_op,0+S(I_res-I_res,0)的大小，如果I′_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤S606操作，反之，返回执行步骤S601。

S606、保护跳闸。

在换流变套管电流互感器配置仅为一个的情况下，本发明提出的配置方法与现有技术相比，当两套保护系统均投入时，不会增加保护误动和拒动的风险，在内部故障时能够正确动作，在外部故障时能够正确不动作。当退出第一保护系统时，第二保护系统提高了在弱故障和转换性故障的灵敏度。从单套故障导致的风险而言，较改进前有比较大的提升。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种新型的换流变零序差动保护的配置方法，其特征在于，所述换流变为两个，每个换流变均只配置一个网侧电流互感器，每个换流变的零序差动保护均包括第一重保护系统和第二重保护系统；

其中：对于其中一换流变的第一重保护系统，包括以下步骤：

步骤11、将所述其中一换流变的网侧三相二次电流与其三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果的绝对值作为所述其中一换流变的第一重保护系统的差动电流：

$I_{\mathrm{op}}=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}+3{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{0y}|---\left(1\right)$

式（1）中，I_op为所述其中一换流变的第一重保护系统的差动电流，

分别为所述其中一换流变的网侧A、B、C三相二次电流，

为所述其中一换流变的中性点零序电流；

将所述其中一换流变的网侧三相二次电流绝对值的最大值，作为所述其中一换流变的第一重保护系统的制动电流：

$I_{\mathrm{res}}=\max \left\{\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}|,|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}|,|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}\left|\right\}---\left(2\right)$

式（2）中，I_res为所述其中一换流变的第一重保护系统的制动电流；

步骤12、比较I_res和所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值的大小，

如果I_res<I_res,0，执行步骤13的操作；

如果I_res>I_res,0，执行步骤14的操作；

其中I_res,0为所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值；

步骤13、比较I_op和所述其中一换流变的非比率制动部分差流动作的整定值的大小，

如果I_op>I_op,0，执行步骤15操作，反之，返回执行步骤11，其中I_op,0为所述其中一换流变的零序差动保护的最小动作电流整定值；

步骤14、如果I_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤15操作，反之，返回执行步骤11，其中，S为比率制动系数；

步骤15、保护跳闸；

对于所述其中一换流变的第二重保护系统，包括以下步骤：

步骤21、将另一换流变的网侧电流、进线电流值以及所述其中一换流变的三倍的中性点零序电流值做矢量加法运算，计算结果作为所述其中一换流变的第二重保护系统的差动电流：

${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1y}^{\&prime;}=\stackrel{\&CenterDot;}{I}-{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{\&Delta;}}---\left(3\right)$

$I_{\mathrm{op}}^{\&prime;}=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{ya}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yb}}^{\&prime;}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1\mathrm{yc}}^{\&prime;}+3{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{0y}|;---\left(4\right)$

式（3）和式（4）中，

为进线电流值，

为所述其中一换流变的第二重保护系统的网侧电流，

为另一换流变的网侧电流，

分别为的A、B、C三相分量，I′_op为所述其中一换流变的第二重保护系统的差动电流；

将进线电流值的三相分量值中的最大值作为所述其中一换流变的第二重保护系统的制动电流：

$I_{\mathrm{res}}^{\&prime;}=\max \{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_a,{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_b,{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_c\}---\left(5\right)$

式（5）中，I′_res为所述其中一换流变的第二重保护系统的制动电流；

为进线电流的三相电流值；

步骤22、比较I′_res和所述其中一换流变的非比率制动部分与比率制动部分的分界值的大小，

如果I′_res<I_res,0，执行步骤23的操作；

如果I′_res>I_res,0，执行步骤24的操作；

步骤23、比较I′_op和所述其中一换流变的非比率制动部分差流动作的整定值的大小，如果I′_op>I_op,0，执行步骤25操作，反之，返回执行步骤21；

步骤24、如果I′_op>I_op,0+S(I_res-I_res,0)，执行步骤25操作，反之，返回执行步骤21；

步骤25、保护跳闸。

2.根据权利要求1所述的新型的换流变零序差动保护的配置方法，其特征在于，所述I_res,0为所述其中一换流变的额定电流。

3.根据权利要求2所述的新型的换流变零序差动保护的配置方法，其特征在于，所述I_op,0为一换流变的零序差动保护的最小动作电流整定值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型的换流变零序差动保护的配置方法，其特征在于，在交流场采用3/2接线方式时，所述进线电流值为进线两侧的断路器开关电流的矢量和。

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