CN104198845B - 基于励磁涌流的直流换流站y/δ换流变带负荷试验方法 - Google Patents
基于励磁涌流的直流换流站y/δ换流变带负荷试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及直流换流站换流变保护带负荷校验方法,分析了在换流变充电时励磁涌流在Y/Δ型换流变的分布特性,结合换流变TA配置特点及TA二次回路电流向量,确定TA二次回路电流极性,完成Y/Δ型换流变的带负荷试验。该方法具有理论分析基础,并在政平换流站若干次换流变更换后的启动调试时应用,试验结果与分析结论吻合,提高了现场调试的效率,保证带负荷校验结果的正确性。
Description
技术领域
本发明涉及利用励磁涌流实现直流换流站Y/Δ换流变保护的带负荷校验的原理及方法。本专利提出的方法可方便用于电力生产现场,作为直流换流站Y/Δ换流变启动调试过程中换流变保护装置带负荷校验的技术。该方法属于电力自动化技术领域。
背景技术
直流换流变换流站保护配置与电流互感器(TA)回路相对复杂,TA回路接线的正确性对换流变纵差、引线差、绕组差动等保护正确动作至关重要,如接线错误则可能导致继电保护不正确动作,造成直流停运,对电网运行造成很大的影响。因此,作为电网启动调试试验一项重要内容,带负荷校验是继电保护设备投运前的最后一道检查工序,以校验保护装置TA输入回路的相序和极性,确保继电保护装置正确工作。
通常,启动调试时通过带负荷测量电流相位的方法来检查电流极性是否正确,即通过测量保护设备二次电流与电压的相位关系,同时考虑TA回路的设计极性,在相量平面上与一次系统实际电压电流的相位关系来进行比较,通过两者相位关系的一致性来判断电流回路极性的正确性。
对于换流站Y/Δ换流变来说,换流变只有两侧——三相绕组接线方式为Y型的交流侧与三相绕组接线方式为Δ型的阀侧——没有常规超高压主变的带有容性负载的低压侧,因此在现有的带负荷方法下,换流变启动时,无法通过低压侧带容性负载的方式来带负荷校验,必须通过调整直流功率,以10%的最小功率方式进行带负荷测试,在直流输电系统中,整流器和逆变器在换流过程中都要产生大量的谐波,这些谐波的存在,使得电流与电压的相对相位无法保持稳定,无法正确的判定电流互感器(TA)回路的极性,因此换流变换流过程中谐波严重影响测试的准确性和效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供基于励磁涌流的直流换流站Y/Δ换流变带负荷试验方法,分析了在换流变充电时励磁涌流在Y/Δ型换流变的分布特性,提出了利用励磁涌流进行Y/Δ换流变保护的带负荷校验方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
基于励磁涌流的直流换流站Y/Δ换流变带负荷试验方法,包括以下步骤:
S01,配置换流变TA(换流变是换流变压器的简称):包括五组电流互感器,所述五组电流互感器分别为第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5;
第一电流互感器TA1设置在所述换流变网侧分支端,所述第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3分别设置在换流变网侧套管首端和末端,所述第四电流互感器TA4、第五电流互感器TA5分别设置在换流变阀侧套管首端和末端;
第一电流互感器TA1的一次极性端P1指向网侧系统,第二电流互感器TA2的一次极性端P1指向网侧系统,第三电流互感器TA3的一次极性端P1指向中性点,第四电流互感器TA4的一次极性端P1指向阀侧系统,第五电流互感器TA5的一次极性端P1指向中性点;如表1,五组电流互感器的配置表;表1中,TA符号表示第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5;保护功能表示所述第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5的保护作用,第一电流互感器TA1用于换流变差动、引线保护,第二电流互感器TA2用于换流变差动、绕组差动保护,第三电流互感器TA3用于绕组差动保护,第四电流互感器TA4用于换流变差动、绕组差动保护,第五电流互感器TA5用于绕组差动保护;
一次P1指向表示第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5的一次极性端P1指向,二次极性表示第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5的二次极性指向。
五组电流互感器的二次极性均为S1;S1表示电流互感器的二次极性端,电流互感器一次端子起端标为P1,末端标为P2,二次端子标志为S1/S2,S1/S2表示电流互感器的二次极性端;
表1五组电流互感器的配置表
S02,分析换流变充电时励磁涌流特性:
在换流变充电时触发换流变保护录波,捕捉合闸涌流波形;
当换流变充电时,励磁涌流在换流变网侧由换流变首端流向末端中性点,在换流变阀侧Δ型绕组,电流则由中性点流向首端,电流方向如图1所示;
S03,分析励磁涌流波形,明确各电流相位及极性:
由于步骤S02当换流变充电时,换流变网侧三相励磁涌流并不平衡,则根据ΔI=Ia'+Ib'+Ic',将在换流变阀侧Δ型绕组产生励磁涌流环流ΔI,式中ΔI为换流变阀侧Δ型绕组励磁涌流环流,Ia'为换流变阀侧Δ型绕组A相励磁涌流,Ib'为换流变阀侧Δ型绕组B相励磁涌流,Ic'为换流变阀侧Δ型绕组C相励磁涌流。如图2所示,励磁涌流环流ΔI的存在,使得Δ型绕组套管首端的第四电流互感器TA4的三相电流幅值相等、相位相同,套管末端的第五电流互感器TA5的三相电流同样幅值相等、相位相同;所述第四电流互感器TA4与第五电流互感器TA5的电流相位相反;
S04,分析换流变各TA二次电流极性:
根据主变绕组的极性关系,当电流由换流变网侧首端流向网侧末端中性点时,阀侧Δ型绕组将感应出由换流变阀侧中性点流向换流变阀侧首端的电流,网侧Y型绕组与阀侧Δ型绕组均流过穿越性电流,确定五组电流互感器流过的二次电流方向(以网侧分支开关TA(即TA1)最大相涌流为基准,设A相电流最大),建立换流变二次电流相位表,并生成换流变二次电流向量图;
S05,根据步骤S02获取的换流变二次电流相位表(表2)和换流变二次电流向量图来判断TA回路接线正确性。表2中,TA符号表示第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5;保护功能表示所述第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5的保护作用,电流相位表示第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5的二次电流相位。
表2换流变二次电流相位表
TA符号 | TA名称 | 保护功能 | 电流相位 |
TA1 | 换流变网侧分支开关TA | 换流变差动、引线保护 | 0 |
TA2 | 换流变网侧套管首端TA | 换流变差动、绕组差动 | 0 |
TA3 | 换流变网侧套管末端TA | 绕组差动 | 180 |
TA4 | 换流变阀侧套管首端TA | 换流变差动、绕组差动 | 180 |
TA5 | 换流变阀侧套管末端TA | 绕组差动 | 0 |
第一电流互感器(换流变网侧分支开关TA)TA1电流相位为0度,第二电流互感器(换流变网侧套管首端TA)TA2由于其一次P1朝向系统,二次S1接入,因此其电流相位与第一电流互感器TA1同相,也为0度;由于流过TA3与第二电流互感器TA2为一穿越性电流,因此,第三电流互感器(换流变网侧套管末端TA)TA3与第二电流互感器TA2电流反相,为180度;第四电流互感器(换流变阀侧套管首端TA)TA4由于其流过的一次电流是由换流变阀侧中性点流向换流变首端,因此在一次P1朝向系统,二次S1接入时,其电流与第二电流互感器TA2反相,为180;由于流过第五电流互感器(换流变阀侧套管末端TA)TA5与第四电流互感器TA4为一穿越性电流,因此,TA5与TA4电流反相,而与第二电流互感器TA2电流同相,为0度。
本发明的有益效果是:本发明分析了在换流变充电时励磁涌流在Y/Δ型换流变的分布特性,采用分析空投换流变时产生的励磁涌流特性的带负荷试验,无需借助电压与电流的相位关系来判断TA极性,有效的避免了换流变换流过程中谐波对测试结果的影响,提高了测试的准确性和效率。
附图说明
图1换流变TA配置方式
图2Δ侧绕组励磁涌流环流;
图3换流变TA二次电流向量图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
基于励磁涌流的直流换流站Y/Δ换流变带负荷试验方法,包括以下步骤:
S01,配置换流变TA:如图1所示,包括五组电流互感器,五组电流互感器分别为第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3、第四电流互感器TA4和第五电流互感器TA5;
第一电流互感器TA1设置在换流变网侧分支端,第二电流互感器TA2、第三电流互感器TA3分别设置在换流变网侧套管首端和末端,第四电流互感器TA4、第五电流互感器TA5分别设置在换流变阀侧套管首端和末端;
第一电流互感器TA1的一次极性端P1指向网侧系统,第二电流互感器TA2的一次极性端P1指向网侧系统,第三电流互感器TA3的一次极性端P1指向中性点,第四电流互感器TA4的一次极性端P1指向阀侧系统,第五电流互感器TA5的一次极性端P1指向中性点;如表1所示,为五组电流互感器的配置表;五组电流互感器的二次极性均为S1;
表1五组电流互感器的配置表
S02,分析换流变充电时励磁涌流特性:
在换流变充电时触发换流变保护录波,捕捉合闸涌流波形;
当换流变充电时,励磁涌流在换流变网侧由换流变首端流向末端中性点,在换流变阀侧Δ型绕组,电流则由中性点流向首端,电流方向如图1所示;
S03,分析励磁涌流波形,明确各电流相位及极性:
由于步骤S02当换流变充电时,换流变网侧三相励磁涌流并不平衡,则根据ΔI=Ia'+Ib'+Ic',将在换流变阀侧Δ型绕组产生励磁涌流环流ΔI,式中ΔI为换流变阀侧Δ型绕组励磁涌流环流,Ia'为换流变阀侧Δ型绕组A相励磁涌流,Ib'为换流变阀侧Δ型绕组B相励磁涌流,Ic'为换流变阀侧Δ型绕组C相励磁涌流。如图2所示,励磁涌流环流ΔI的存在,使得Δ型绕组套管首端的第四电流互感器TA4三相电流幅值相等、相位相同,套管末端的第五电流互感器TA5三相电流同样幅值相等、相位相同;第四电流互感器TA4与第五电流互感器TA5的电流相位相反;
S04,分析换流变各TA二次电流极性:
根据主变绕组的极性关系,当电流由换流变网侧首端流向网侧末端中性点时,阀侧Δ型绕组将感应出由换流变阀侧中性点流向换流变阀侧首端的电流,电流方向如图1所示,网侧Y型绕组与阀侧Δ型绕组均流过穿越性电流,确定五组电流互感器流过的二次电流方向(以网侧分支开关TA(即第一电流互感器TA1)最大相涌流为基准,设A相电流最大),建立换流变二次电流相位表,并生成换流变二次电流向量图;
S05,根据步骤S02获取的换流变二次电流相位表(表2)和换流变二次电流向量图(图3)来判断TA回路接线正确性。
表2换流变二次电流相位表
TA符号 | TA名称 | 保护功能 | 电流相位 |
TA1 | 换流变网侧分支开关TA | 换流变差动、引线保护 | 0 |
TA2 | 换流变网侧套管首端TA | 换流变差动、绕组差动 | 0 |
TA3 | 换流变网侧套管末端TA | 绕组差动 | 180 |
TA4 | 换流变阀侧套管首端TA | 换流变差动、绕组差动 | 180 |
TA5 | 换流变阀侧套管末端TA | 绕组差动 | 0 |
表2表示,TA1电流相位为0度,TA2由于其一次P1朝向系统,二次S1接入,因此其电流相位与TA1同相,也为0度;由于流过TA3与TA2为一穿越性电流,因此,TA3与TA2电流反相,为180度;TA4由于其流过的一次电流是由换流变阀侧中性点流向换流变首端,因此在一次P1朝向系统,二次S1接入时,其电流与TA2反相,为180;由于流过TA5与TA4为一穿越性电流,因此,TA5与TA4电流反相,而与TA2电流同相,为0度。TA1-TA5二次三相电流的向图如图3所示,以网侧分支开关TA(即第一电流互感器TA1)最大相涌流ITA1a设为基准0度,并且幅值最大,则第二电流互感器TA2的电流相位ITA2a为0度,第三电流互感器TA3的电流相位ITA3a为180度,第四电流互感器(TA4)的电流相位ITA4a、ITA4b、ITA4c均约为180度,第五电流互感器TA5的电流相位ITA5a、ITA5b、ITA5c均约为0度,。图3中ITA1a、ITA1b、ITA1c为TA1二次侧三相电流,ITA2a、ITA2b、ITA2c为TA2二次侧三相电流,ITA3a、ITA3b、ITA3c为TA3二次侧三相电流,ITA4a、ITA4b、ITA4c表示TA4二次侧三相电流,ITA5a、ITA5b、ITA5c表示TA5二次侧三相电流。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.基于励磁涌流的直流换流站Y/Δ换流变带负荷试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01,配置换流变TA:包括五组电流互感器,所述五组电流互感器分别为第一电流互感器(TA1)、第二电流互感器(TA2)、第三电流互感器(TA3)、第四电流互感器(TA4)和第五电流互感器(TA5);
所述第一电流互感器(TA1)设置在所述换流变网侧分支端,所述第二电流互感器(TA2)、第三电流互感器(TA3)分别设置在换流变网侧套管首端和末端,所述第四电流互感器(TA4)、第五电流互感器(TA5)分别设置在换流变阀侧套管首端和末端;
所述第一电流互感器(TA1)的一次极性端P1指向网侧系统,第二电流互感器(TA2)的一次极性端P1指向网侧系统,第三电流互感器(TA3)的一次极性端P1指向中性点,第四电流互感器(TA4)的一次极性端P1指向阀侧系统,第五电流互感器(TA5)的一次极性端P1指向中性点;
所述五组电流互感器的二次极性均为S1;
S02,分析换流变充电时励磁涌流特性:
在换流变充电时触发换流变保护录波,捕捉合闸涌流波形;
当换流变充电时,励磁涌流在换流变网侧由换流变首端流向末端中性点,在换流变阀侧Δ型绕组,励磁涌流的电流则由中性点流向首端;
S03,分析励磁涌流波形,确定各电流相位及极性:
步骤S02当换流变充电时,换流变网侧三相励磁涌流不平衡,根据ΔI=Ia'+Ib'+Ic',在换流变阀侧Δ型绕组产生励磁涌流环流ΔI;
式中ΔI为换流变阀侧Δ型绕组励磁涌流环流,Ia'为换流变阀侧Δ型绕组A相励磁涌流,Ib'为换流变阀侧Δ型绕组B相励磁涌流,Ic'为换流变阀侧Δ型绕组C相励磁涌流;
S04,分析换流变各TA二次电流极性:
根据主变绕组的极性关系,当电流由换流变网侧首端流向网侧末端中性点时,阀侧Δ型绕组感应出由换流变阀侧中性点流向换流变阀侧首端的电流,网侧Y型绕组与阀侧Δ型绕组均流过穿越性电流,确定五组电流互感器流过的二次电流方向,建立换流变二次电流相位表,并生成换流变二次电流向量图;
S05,根据步骤S04获取的换流变二次电流相位表和换流变二次电流向量图来判断TA回路接线正确性;
步骤S04所述换流变二次电流相位表为:
其中,TA符号表示第一电流互感器(TA1)、第二电流互感器(TA2)、第三电流互感器(TA3)、第四电流互感器(TA4)和第五电流互感器(TA5);保护功能表示所述第一电流互感器(TA1)、第二电流互感器(TA2)、第三电流互感器(TA3)、第四电流互感器(TA4)和第五电流互感器(TA5)的保护作用,电流相位表示第一电流互感器(TA1)、第二电流互感器(TA2)、第三电流互感器(TA3)、第四电流互感器(TA4)和第五电流互感器(TA5)的二次电流相位。
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