CN109149594A - 一种直流受端调相机非全相运行的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，包括：若就地非全相信号开入且调变组机端和主变高压侧电流未达到调变组非全相保护判据条件，向调相机监控系统发送非全相调无功指令信号；增加调相机的无功出力；若调相机的无功出力满足调变组非全相保护判据条件而调变组非全相保护仍未动作，调相机监控系统将使调相机保持满足调变组非全相保护判据条件的无功出力运行。本发明避免了现有直流受端调相机调变组具有因无法识别低无功出力下调相机的非全相状态，使得调相机持续运行于非全相故障状态的问题，防止调相机在非全相故障状态下强励瞬时输出大量无功功率而产生的巨大负序电流对调相机转子造成巨大损伤，降低调相机的运行寿命。

Description

一种直流受端调相机非全相运行的优化方法

技术领域

本发明涉及调相机变压器组DCS(分布式控制系统)技术领域，尤其涉及一种直流受端调相机非全相运行的优化方法。

背景技术

调相机一般作为无功补偿设备对电网进行无功调节。传统调相机一般为旋转设备，存在投资大、运行费用高、结构复杂和辅助系统运维困难等缺点，在电力电子技术取得快速发展后曾一度被SVC、STATCOM等静止无功补偿设备取代。

近年来，随着特高压直流输电工程的大规模发展及“强直弱交”环境下系统对暂动态无功支撑能力的巨大需求，新一代调相机因在电压波动时的强大无功调节能力，再次成为研究热点。相较于传统调相机，新一代调相机在主机设计和辅机配置上全面升级，因而在容量、暂动态响应、过负荷能力和环境适应能力等方面具有明显的优越性。

为了保证足够的滞相能力以满足电压稳定需求，直流受端调相机正常工作状态运行在进相能力，在交流系统电压跌落时及时为电网提供无功支撑，正常运行时无功出力较低，即运行在小无功或零无功出力状态；与此同时，调相机没有原动机且不带负载，不具备有功调节能力，仅从系统吸收较小的有功功率以补偿自身损耗。因此，直流受端调相机主变高压侧电流较小，甚至接近于零。当直流受端调相机主变高压侧的断路器出现三相不一致且失灵的情况时，主变高压侧的零序电流和负序电流可能达不到调变组非全相保护和交流滤波器大组母线保护失灵联跳电流判据定值，不利于调相机的安全稳定运行。

目前对于新一代调相机的研究主要集中于设计和性能方面，对于调变组保护的研究仅涉及到失磁保护，对于非全相状态下的调相机运行优化尚处于空白状态。调变组非全相保护在动作逻辑上并不具有独特性，只是直流受端调相机特有的运行方式给调变组非全相保护的动作灵敏性造成严重影响。若调相机持续运行于非全相状态期间，系统出现故障，调相机强励瞬时输出大量无功功率，所产生的巨大负序电流将对调相机转子造成巨大损伤，降低调相机的运行寿命。

因此，现有直流受端调相机调变组具有因无法识别低无功出力下调相机的非全相状态，使得调相机持续运行于非全相状态对调相机造成巨大损伤的问题。

发明内容

为了解决目前直流受端调相机调变组因无法识别低无功出力下调相机的非全相状态的问题，本发明提供了一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，包括：

S1、若就地非全相信号开入且调变组机端和主变高压侧电流未达到调变组非全相保护判据条件，向调相机监控系统发送非全相调无功指令信号；S2、调相机监控系统根据调相机的运行状态，增加调相机的无功出力，使得调相机满足调变组非全相保护判据条件；S3、若调相机的无功出力满足调变组非全相保护判据条件而调变组非全相保护仍未动作，调相机监控系统将使调相机保持满足调变组非全相保护判据条件的无功出力运行。

优选地，直流受端调相机正常运行时无功出力较小，当并网开关出现非全相状态时，主变高压侧电流和调相机机端电流均无法达到调变组非全相保护动作条件。

优选地，步骤S1和步骤S2之间还包括：

从调变组保护A屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到调相机监控系统，在调变组保护A屏与调变组保护屏柜之间增设第一电缆，通过第一电缆将调变组保护A屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至调相机监控系统；

从调变组保护B屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到调相机监控系统；在调变组保护B屏与调变组保护屏柜之间增设第二电缆，通过第二电缆将调变组保护B屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至调相机监控系统。

优选地，步骤S2还包括：

调相机的无功出力达到调变组非全相保护判据条件后，使得调相机监控系统继续调节调相机的无功出力达第一延时时间；第一延时时间为调相机的无功出力从满足调变组非全相保护判据条件的电量升至±100Mvar的时间。

优选地，步骤S2还包括：

调相机监控系统收到非全相信号调无功指令信号，判断对应机组无功出力的绝对值是否不小于100Mvar；

若对应机组的无功出力绝对值不小于100Mvar，则调变组非全相保护动作；若调变组非全相保护未动作，则就地非全相信号开入有误；

若对应机组无功出力绝对值小于100Mvar，则判断多台调相机是否同时运行，若多台调相机同时运行，则在保持总无功出力不变的前提下，增加多台调相机中的一台调相机的无功出力，其他调相机作反向无功调节；若仅一台调相机单机运行，则增加仅一台调相机的无功出力；

若增加调相机的无功出力期间，调变组非全相保护动作，则停止增加调相机的无功出力。

优选地，步骤S3具体包括：

若调变组无功出力达到调变组非全相保护动作条件且同时就地非全相信号开入，但调变组非全相保护未动作时，说明就地非全相信号有误。此时调变组非全相保护动作可靠性将大大降低，此时应维持调相机的无功出力水平，确保非全相下调变组非全相保护能快速可靠动作。

优选地，调变组非全相保护判据条件为就地非全相信号开入且对应机组的无功出力绝对值不低于100MVar。

优选地，第一电缆和第二电缆的外径均为8×2.5mm²。

优选地，调变组非全相保护判据条件的电流的定值为100A。

本发明提供了一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，若就地非全相信号持续开入、但调变组非全相电量判据定值不满足时，通过控制措施提升调相机主变高压侧电流，确保非全相状态下调变组非全相保护可靠动作，而非全相保护动作跳开灭磁开关后，主变高压侧相电流增加，大组滤波器母线保护也能可靠失灵联跳，避免了调相机持续运行于非全相故障状态，防止调相机在非全相故障状态下强励瞬时输出大量无功功率而产生的巨大负序电流对调相机转子造成巨大损伤，降低调相机的运行寿命。

附图说明

图1为根据本发明一个优选实施例的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法的流程图；

图2为根据本发明一个优选实施例的一种直流受端调相机的主接线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

湘潭调相机是首批21台特高压直流工程配套调相机之一，图2为根据本发明一个优选实施例的一种直流受端调相机的主接线直流图，如图2所示，10kV备用段引出两条出线供SFC启动回路，该回路在其10kV备用段母线侧和SFC进线侧各设置一台10kV断路器，以避免两侧保护经长电缆跳断路器。湘潭调相机组采用“调相机-变压器”单元接线方式，1号和2号主变进线分别经500kV断路器，即并网开关5601和5602分别接入交流滤波器第4大组母线和交流滤波器第2大组母线。调相机与主变压器之间采用全连式离相封闭母线连接，机端不配置GCB；同时，机端和主变低压侧均有软连接，方便试验和检修。励磁变高压侧和SFC出线均通过离相封闭母线从调相机主回路封闭母线上“T”接。调相机中性点经接地变压器接地，主变压器中性点直接接地。

调相机主励磁采用自并励，启动励磁工作在AC380V电源供电他励模式。两台调相机共设置两套SFC变频启动装置，二者通过切换开关联络，互为备用。调相机启动时，首先由SFC和启动励磁相互作用拖动转子至3150r/min；然后SFC退出，转子堕速；接着启动励磁切换至主励磁，机端电压迅速升高，同期装置捕捉同期点并网。虽然两台SFC均可拖动调相机运转，但原则上不允许两台调相机同时启动。同时，为避免机端正常电压对SFC系统的损害，调相机DCS控制逻辑中作了软件联锁，禁止机端隔离开关与对应并网开关以及机端隔离开关与对应中性点隔离刀闸同时处于合闸状态。

湘潭调变组共配置A、B、C1、C2和C3五面保护屏，其中，A、B屏为电量保护屏；C1、C2和C3屏为非电量保护屏。非电量保护主机三重化配置，动作信号经过双重化配置的“三取二”主机出口。转子接地保护装置就地冗余配置，动作信号通过硬接线接入调变组保护A、B屏，作为后者的直跳开入信号。并网开关配置就地非全相保护，其动作信号经延时分别开入DCS后台和调变组保护A、B屏；调变组保护A、B屏另配有非全相保护，在就地非全相动作信号的基础上增加零序电流判据和负序电流判据，经固定时延后出口跳灭磁开关和启交流滤波器大组母线保护失灵。需要说明的是，在投运之初湘潭调变组非全相保护动作后仅启失灵，后续才增跳灭磁开关。

图1为根据本发明一个优选实施例的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，包括：

S1、若就地非全相信号开入且调变组未达到调变组非全相保护判据条件，向调相机监控系统发送非全相调无功指令信号；S2、调相机监控系统根据非全相信号调无功指令信号，增加调相机无功出力，使得调相机达到调变组非全相保护判据条件，向调相机监控系统发送非全相保护动作信号且停止增加调相机无功出力；S3、调变组非全相保护动作。

基于上述实施例，调变组包括多台调相机。

基于上述实施例，步骤S1和步骤S2之间还包括：

从调变组保护A屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到调相机监控系统；在调变组保护A屏与调变组保护屏柜之间增设第一电缆，通过第一电缆将调变组保护A屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至调相机监控系统；

从调变组保护B屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到调相机监控系统，在调变组保护B屏与调变组保护屏柜之间增设第二电缆，通过第二电缆将调变组保护B屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至调相机监控系统。

基于上述实施例，步骤S2还包括：调相机达到调变组非全相保护判据条件后保持第一延时时间，使得调相机无功出力延时第一延时时间继续调节；延时时间为调相机无功出力从满足调变组非全相保护判据条件的电量升至±100MVar的时间。

基于上述实施例，步骤S2还包括：调相机监控系统收到非全相信号调无功指令信号，判断对应机组无功出力的绝对值是否不小于100Mvar；若对应机组的无功出力绝对值不小于100Mvar，则调变组非全相保护动作；若调变组非全相保护未动作，则就地非全相信号开入有误，调相机监控系统延时第二延时时间，调变组非全相保护不动作；若对应机组的无功出力绝对值小于100Mvar，则判断多台调相机是否同时运行，若多台调相机同时运行，则在保持总无功出力不变的前提下，增加一台调相机的无功出力，其他调相机作反向无功调节以稳定调相机的总无功出力；若仅一台调相机单机运行，则直接增加该台调相机的无功出力；若增加无功出力期间，调变组非全相保护动作，则停止增加调相机无功出力。

基于上述实施例，步骤S3具体包括：若调变组无功出力达到调变组非全相保护动作条件且同时就地非全相信号开入，但调变组非全相保护未动作时，说明就地非全相信号有误。此时调变组非全相保护动作可靠性将大大降低，此时应维持调相机的无功出力水平，确保非全相下调变组非全相保护能快速可靠动作。

基于上述实施例，调变组非全相保护判据条件为就地非全相信号开入且对应机组无功出力绝对值不低于100Mvar。

进一步地，第一电缆和第二电缆均为外径为8×2.5mm²的电缆。

进一步地，调变组非全相保护判据条件的电流的定值为100A。

本发明提供了一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，若就地非全相信号持续开入、但调变组非全相电量判据定值不满足时，通过控制措施提升调相机主变高压侧电流，确保非全相状态下调变组非全相保护可靠动作，而非全相保护动作跳开灭磁开关后，主变高压侧相电流增加，大组滤波器母线保护也能可靠失灵联跳，避免了调相机持续运行于非全相故障状态，防止调相机在非全相故障状态下强励瞬时输出大量无功功率而产生的巨大负序电流对调相机转子造成巨大损伤，降低调相机的运行寿命。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，包括：

S1、若就地非全相信号开入且调变组机端和主变高压侧电流未达到调变组非全相保护判据条件，向调相机监控系统发送非全相调无功指令信号；

S2、所述调相机监控系统根据调相机的运行状态，增加所述调相机的无功出力，使得所述调相机满足所述调变组非全相保护判据条件；

S3、若所述调相机的无功出力满足所述调变组非全相保护判据条件而调变组非全相保护仍未动作，所述调相机监控系统将使所述调相机保持满足所述调变组非全相保护判据条件的无功出力运行。

2.根据权利要求1所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，直流受端调相机正常运行时无功出力较小，当并网开关出现非全相状态时，主变高压侧电流和调相机机端电流均无法达到调变组非全相保护动作条件。

3.根据权利要求1所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述S1和所述S2之间还包括：

从调变组保护A屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到所述调相机监控系统，在所述调变组保护A屏与调变组保护屏柜之间增设第一电缆，通过所述第一电缆将所述调变组保护A屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至所述调相机监控系统；

从调变组保护B屏关联非全相调无功指令信号和非全相保护动作信号到所述调相机监控系统；在所述调变组保护B屏与所述调变组保护屏柜之间增设第二电缆，通过所述第二电缆将所述调变组保护B屏的非全相调无功指令信号端子和非全相保护动作信号端子连接至所述调相机监控系统。

4.根据权利要求1所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述S2还包括：

所述调相机的无功出力达到所述调变组非全相保护判据条件后，使得所述调相机监控系统继续调节所述调相机的无功出力达第一延时时间；所述第一延时时间为所述调相机的无功出力从满足所述调变组非全相保护判据条件的电量升至±100Mvar的时间。

5.根据权利要求3所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述S2还包括：

所述调相机监控系统收到所述非全相信号调无功指令信号，判断对应机组无功出力的绝对值是否不小于100Mvar；

若所述对应机组的无功出力绝对值不小于100Mvar，则调变组非全相保护动作；若调变组非全相保护未动作，则就地非全相信号开入有误；

若所述对应机组无功出力绝对值小于100Mvar，则判断多台调相机是否同时运行，若所述多台调相机同时运行，则在保持总无功出力不变的前提下，增加所述多台调相机中的一台调相机的无功出力，其他调相机作反向无功调节；若仅一台调相机单机运行，则增加所述仅一台调相机的无功出力；

若增加所述调相机的无功出力期间，调变组非全相保护动作，则停止增加所述调相机的无功出力。

6.根据权利要求1所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述调变组非全相保护判据条件为就地非全相信号开入且对应机组的无功出力绝对值不低于100MVar。

7.根据权利要求3所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述第一电缆和所述第二电缆的外径均为8×2.5mm²。

8.根据权利要求6所述的一种直流受端调相机非全相运行的优化方法，其特征在于，所述调变组非全相保护判据条件的电流的定值为100A。