CN107221915A - 一种直流断路器失灵保护的方法 - Google Patents

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姜崇学
卢宇
汪楠楠
李钢
王佳成
王辉
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches

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Abstract

本发明提供一种直流断路器失灵保护的方法。当故障发生后，保护系统向直流断路器发出跳开命令，经过一定的延时之后，流过直流断路器的电流上升斜率未变小，或更长延时后检测到的故障电流大于整定定值，则保护系统认为直流断路器失灵，跳开远方开关从而切除故障。此失灵保护的方法简单实用、可靠性高，能够有效的避免直流断路器失灵后故障电流对断路器阀组造成的损害，并快速的通过其他方式切除故障，最终保证整个系统的安全稳定运行。

Description

一种直流断路器失灵保护的方法
技术领域
本发明属于电力系统柔性交直流输电技术领域，具体涉及一种直流断路器失灵保护的方法。
背景技术
柔性直流输电技术以其更好的可控性和适应性，在电网建设中得到了越来越广泛的应用。继端对端柔性直流输电以及多端柔性直流输电工程之后，国家电网公司提出构建柔性直流电网的概念，它能够灵活控制电网潮流分布，解决大规模新能源送出与消纳等问题，从而逐步实现能源互联的发展规划。柔性直流电网的直流输电线路采用架空线设计，与目前柔性直流工程采用的电缆输电有较大的区别，发生线路故障的概率更高。对于直流电网而言，瞬时性或永久性的直流线路故障，在采取相应的保护动作策略后，不应影响直流电网中其他元件的运行，保证直流电网的可靠性。
已有的柔直输电工程，输电距离较近，采用电缆连接，故障概率较低，当任一处发生故障后，停运整套输电系统，使得输电整体可靠性降低。柔性直流电网中，各换流站间距离较远，考虑直流线路建设的地点和成本，采用架空线路方案。为满足直流电网运行可靠性的要求，使直流线路的运行方式和故障切除更加灵活，直流断路器逐步引入电网中加以应用。若直流线路发生瞬时性故障，在保证故障被清除之后继续恢复本条线路的运行；若直流线路发生永久性故障，在准确判别故障特征并动作出口后，切除本条直流线路，确保直流电网其他元件及设备的正常运行。
由于直流断路器更多的采用电力电子器件，使直流断路器技术更加复杂，造价更加昂贵，虽然直流断路器的应用，让直流线路保护及系统控制装置等在动作结果等和运行方式方面变得更加灵活可控，但直流断路器的失灵后果也非常的严重。因此对直流断路器失灵的保护更加重要。目前由于直流断路器刚刚兴起，对其失灵的保护研究甚微。如果对直流断路器的失灵进行快速准确的判断，成为重要的目标之一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足,提供一种直流断路器失灵保护的方法，该方法通过检测故障后流过直流断路器的电流，配合整定的延时和动作定值，判断出直流断路器是否失灵。该方法简单、可靠，能快速的判断直流断路器状态，从而减小损失，使电网稳定运行。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)直流断路器失灵保护等待接收保护动作启失灵信号；
(2)保护动作启失灵信号启动直流断路器失灵保护判据，直流断路器失灵保护判据进行延时判断，经过延时t1之后进入步骤(3)；
或者，经过延时t2(t2>t1)之后进入步骤(5)；
(3)检测流过直流断路器的电流值；
当电流上升斜率变大、不变或者变小但仍大于斜率定值时，进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
(4)直流断路器失灵保护动作，进入步骤(1)；
(5)检测是否存在电流流过直流断路器，如存在电流则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(1)中保护动作启失灵信号，由通讯方式接入，或通过硬节点接入。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(2)中延时t1的整定大于从直流断路器失灵保护接收到启失灵信号到直流断路器避雷器动作的时间。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(2)中延时t2的整定大于从直流断路器失灵保护接收到启失灵信号到直流断路器避雷器完全消耗能量的时间。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，步骤(3)中，判断直流断路器的电流上升斜率变大、不变或者变小但仍大于斜率定值，采用固定判据其中表示直流线路电流上升斜率，kset表示定值，或使用变斜率方法辨别。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(5)中，存在电流流过直流断路器的判断标准为：IDL>IDL_set，其中，IDL表示直流线路电流，IDL_set表示定值，其整定为在采样精度误差范围内的零电流。
上述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，所述直流断路器失灵保护判据配置在直流断路器控制系统中，或者，配置在直流保护装置。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种直流断路器失灵保护的方法，能够可靠、快速的判断直流断路器状态，从而减小损失，使电网稳定运行；
(2)所述保护方法的步骤简单，移植性好，可在任意装置中实现其功能；
(3)双重保护判据，包含整个直流断路器动作周期，避免出现直流断路器失灵死区，更有效的保护输电系统。
附图说明
图1直流断路器失灵保护方法流程图
图2是直流断路器结构示意图。
图3是直流断路器正常动作电流和失灵后电流对比图
图4是直流断路器失灵和保护动作波形
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种直流断路器失灵保护的方法，能够简单、可靠、快速的判断直流断路器状态，从而减小损失，使电网稳定运行。
图2为直流断路器结构示意图。直流断路器结构基本由通态支路、转移支路和避雷器三个部分组成。在线路正常运行时，直流电流流经通态支路；某时刻线路发生故障，转移支路迅速导通，使故障电流由通态支路转为流经转移支路，当电流完全转移后断开通态支路；通态支路断开后闭锁转移支路电力电子器件，此时故障电流为支路并联的电容充电；上述过程中，故障电流持续增大，当达到避雷器动作电压后，避雷器动作，将故障电流释放，此时故障电流由最高点开始减小，经过一段时间后故障电流完全消失。如图3中，波形1为直流断路器正常分断后波形，波形2为直流断路器失灵后电流持续增大的波形。
图1为本发明直流断路器失灵保护方法流程图。以下采用经上述t1延时后直流断路器失灵保护判据为例对该流程图进行详细说明。设定直流断路器收到跳闸指令到避雷器动作时间为3ms，则转移支路闭锁后，避雷器两端电压升高，达到定值后动作，使电流减小，设t1为4ms。
如图4所示，直流线路保护动作1和2信号发出并启直流断路器失灵信号。当直流断路器失灵保护接收到信号后启动失灵保护的判据，延时3ms后故障电流达到最大。若直流断路器正常，则4ms后避雷器已经开始消耗故障电流，若计算出直流电流上升斜率未变小或变小但大于斜率定值kset，其中kset整定为直流线路电流相差若干个采样点的差值与所间隔时间的比值，说明直流断路器没有进入避雷器消耗故障电流的过程，认为直流断路器失灵，则失灵保护动作。如图4中故障电流并未减小，满足前文所述条件，直流断路器失灵保护动作。
需要指出的是，上述方法同样适用于延时t2的情况，不同点在于，当延时t2的时间后，避雷器应完全消耗掉故障电流，直流线路应该没有电流流过，若依然检测到存在直流电流，说明直流断路器没能完全切除故障电流，认为直流断路器失灵，则失灵保护动作。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)直流断路器失灵保护等待接收保护动作启失灵信号；
(2)保护动作启失灵信号启动直流断路器失灵保护判据，直流断路器失灵保护判据进行延时判断，经过延时t1之后进入步骤(3)；
或者，经过延时t2(t2>t1)之后进入步骤(5)；
(3)检测流过直流断路器的电流值；
当电流上升斜率变大、不变或者变小但仍大于斜率定值时，进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
(4)直流断路器失灵保护动作，进入步骤(1)；
(5)检测是否存在电流流过直流断路器，如存在电流则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)。
2.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(1)中保护动作启失灵信号，由通讯方式接入，或通过硬节点接入。
3.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(2)中延时t1的整定大于从直流断路器失灵保护接收到启失灵信号到直流断路器避雷器动作的时间。
4.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(2)中延时t2的整定大于从直流断路器失灵保护接收到启失灵信号到直流断路器避雷器完全消耗能量的时间。
5.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，步骤(3)中，判断直流断路器的电流上升斜率变大、不变或者变小但仍大于斜率定值，采用固定判据其中表示直流线路电流上升斜率，kset表示定值，或使用变斜率方法辨别。
6.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，上述步骤(5)中，存在电流流过直流断路器的判断标准为：IDL>IDL_set，其中，IDL表示直流线路电流，IDL_set表示定值，其整定为在采样精度误差范围内的零电流。
7.如权利要求1所述的一种直流断路器失灵保护的方法，其特征在于，所述直流断路器失灵保护判据配置在直流断路器控制系统中，或者，配置在直流保护装置。
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