CN110544927B - 一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法：步骤1、将带电流方向判据的直流输电线路保护分成两段；第一段保护带电流方向判据，第二段保护不带电流方向判据；步骤2、第一段保护的整定原则是：第一段保护定值需高于线路另一侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量；步骤3、第二段保护的整定原则是：第二段保护定值需要高于本侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量。本发明能够有效防止换流站附近直流输电线路发生故障时直流输电线路保护拒动。

Description

一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法
技术领域
本发明属于高压直流输电领域，具体涉及一种带电流方向判据的高压直流输电线路保护设置方法。
背景技术
高压直流输电技术领域中一般有两个换流站，在设计直流线路保护时一般在两个站都会配置行波保护、电压突变量保护、线路低电压保护和线路纵差保护。其中，行波保护和电压突变量保护都带有电流方向判据并且只有一段，只有当电流方向为正方向时即换流站流向线路时，行波保护和电压突变量保护才会动作。这一判据是在直流线路电流测点与换流器之间区域发生故障时用来防止行波保护和电压突变量保护误动；这一区域是如图1中所示的IdL测点和本站的换流器之间的区域。
然而在实际的工程应用中，发现在靠近换流站的一部分线路发生接地故障时，如图1中F1故障，站1的行波保护和电压突变量保护电流方向判据会判为负方向，导致站1的行波保护和电压突变量保护拒动。经过分析，这是因为在靠近换流站的那一部分线路发生接地故障时，换流站内的直流滤波器外回路相当于通过故障点直接短路；这一直接短路会在直流电流IdL中产生很大的直流滤波器放电谐波电流，正是这些谐波电流导致了电流方向的误判。
目前，有研究者提出用直流线路电流减去直流滤波器电流的电流差值做为电流方向判据的特征量，但是这种做法要求测量装置在采集这两个电流时具有高度的同步性，并且要求保护装置具有极高的采样频率。这对测量和控制保护装置提出了很高的要求，而相关设备厂家难以实现此要求。
发明内容
本发明的目的是，提出一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，在靠近换流站区域的那一部分线路发生接地故障时，能有效地解决因为直流滤波器放电产生的谐波导致带电流方向判据的直流输电线路保护拒动问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，包括如下步骤：
步骤1、将带电流方向判据的直流输电线路保护设置为两段；第一段保护带电流方向判据，第二段保护不带电流方向判据；
步骤2、第一段保护的整定原则是：第一段保护定值需高于线路另一侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量；
步骤3、第二段保护的整定原则是：第二段保护定值需要高于本侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量。
优选地，第一段保护动作后立即执行移相和线路重启逻辑。
优选地，第二段保护动作后立即移相，同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑。
优选地，所述同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑具体是指：将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，极母线差动保护动作信号取逻辑非运算后得到中间信号二，中间信号一和中间信号二进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑；或者是，第二段保护动作后立即移相，同时将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，中间信号一和极母线差流大于差流定值后产生的闭锁信号进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑。
优选地，展宽时间T1和延时时间T2应大于极母线差动保护动作延时减去直流线路保护第二段保护动作延时的差值，并且展宽时间T1大于延时时间T2。
优选地，所述的线路重启逻辑指撤除移相指令重新建立直流电压的逻辑。
本发明的有益效果是：本发明将带电流方向判据的直流输电线路保护设置为两段，然后为每一段直流线路保护整定定值，并通过取消第二段保护的电流方向判据有效地保证了直流线路全长任意一处故障时，带电流方向判据的直流输电线路保护都能可靠动作。
附图说明
图1是本发明涉及的一种直流输电拓扑示意图；
图2是本发明涉及的带电流方向判据的直流线路保护整定及故障处理逻辑示意图。
图3是本发明涉及的展宽时间T1示意图。
图4是本发明涉及的延时时间T2示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法实施例1包括如下步骤：
步骤1、将带电流方向判据的直流输电线路保护设置为两段；第一段保护带电流方向判据，第二段保护不带电流方向判据。
步骤2、第一段保护的整定原则是：第一段保护定值需高于线路另一侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量。
步骤3、第二段保护的整定原则是：第二段保护定值需要高于本侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量。
故障动作后的处理原则是：第一段保护动作后立即执行移相和线路重启逻辑。第二段保护动作后立即移相，同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑。所述线路重启逻辑指撤除移相指令重新建立直流电压的逻辑。
其中，同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑可以采用以下两种方案之一：
方案一：将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，极母线差动保护动作信号取逻辑非运算后得到中间信号二，中间信号一和中间信号二进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑。
方案二：第二段保护动作后立即移相，同时将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，中间信号一和极母线差流大于差流定值后产生的闭锁信号进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑。
其中，展宽时间T1和延时时间T2应大于极母线差动保护动作延时减去直流线路保护第二段保护动作延时的差值，并且展宽时间T1大于延时时间T2。
实施例2：
下面结合图1所示的直流线路故障F1、F2、F3、F4和图2所示的逻辑，详细说明一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法的实施例2。
以图1中站1为例，其中假定平波电抗器和换流器引线电流测点IdH、直流滤波器电流测点IF、直流输电线路电流测点IdL都以指向极母线为正方向。另外，配置极母线差动保护以图1中的平波电抗器和换流器引线电流测点IdH、直流滤波器电流测点IF、直流输电线路电流测点IdL的和为故障特征量，当故障特征量大于极母线差动保护的定值时，极母线差动保护会发出动作信号闭锁极。当所示的换流站近端F1故障发生时，站1的直流滤波器因为短路会产生大量的谐波电流，这些谐波电流经过直流输电线路电流测点IdL并且从F1故障点流入大地。而带电流方向判据的直流输电线路保护都是检测直流输电线路电流测点IdL的方向来区分是直流输电线路故障还是站1内部故障(比如极母线区域故障、平波电抗器与换流器引线故障、换流器故障等)。而直流滤波器产生的谐波电流会使得带电流方向判据的直流输电线路保护误判从而引起直流线路保护拒动。
因此，可以根据先将带电流方向判据的直流输电线路保护分成两段，第一段保护仍然保留带电流方向判据，第二段保护取消电流方向判据。在整定定值的时候第一段保护仍然以保护直流输电线路全长为依据，即站1的带电流方向判据的直流输电线路保护第一段保护保护范围是从站1的IdL测点一点延续到站2的平波电抗器靠直流输电线路侧，即F4发生故障时，站1的带电流方向判据的直流输电线路保护第一段保护不应该动作；第二段保护定值整定依据是F2故障发生时，站1的不带电流方向判据的直流输电线路保护第二段保护不应该动作。
按照上述原则整定之后，在F1故障发生时，站1带电流方向判据的直流输电线路保护即使因为直流滤波器放电拒动，但是因为站1平波电抗器的影响，F1故障产生的故障特征量比F2故障产生的特征量更为显著，所以F1故障特征量完全能够满足第二段保护的定值要求，因此第二段保护能够准确动作。
以上通过分段及定值整定成功地解决了F1故障时站1带电流方向判据的直流输电线路保护拒动问题，但是在直流输电线路保护第二段保护取消了电流方向判据以后，在F3故障发生时，因为F1故障和F3故障中间没有平波电抗器设备，这两处故障产生的故障特征量基本相当，很难通过整定定值区分，所以F3故障时，站1的直流输电线路保护第二段保护很可能误动。为了解决此问题，为带电流方向判据的直流输电线路保护配置以下出口策略：
第一段保护动作后仍然立即移相并执行线路故障重启逻辑。第二段保护动作后立即移相，然后等待站1的极母线差动保护动作信号，在等待站1的极母线差动保护动作信号的过程中对第二段保护动作信号进行展宽时间T1，接着再延时时间T2；展宽时间T1指延长第二段保护动作信号的持续时间，具体参考图3所示；延时时间T2指减去第二段保护动作信号前一部分，具体参考图4所示；展宽时间T1和延时时间T2应大于极母线差动保护动作延时减去直流线路保护第二段保护动作延时的差值；当在展宽的时间T1内检测到极母线差动保护的动作信号时则不执行线路重启逻辑，即不撤出移相指令，否则执行线路重启逻辑。另外，上述的极母线差动保护动作信号可以用独立计算的极母线差流以及差流定值产生。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将带电流方向判据的直流输电线路保护设置为两段；第一段保护带电流方向判据，第二段保护不带电流方向判据；
步骤2、第一段保护的整定原则是：第一段保护定值需高于线路另一侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量；
步骤3、第二段保护的整定原则是：第二段保护定值需要高于本侧平波电抗器与换流器之间的引线金属接地故障产生的故障特征量。
2.如权利要求1所述的一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于：第一段保护动作后立即执行移相和线路重启逻辑。
3.如权利要求1所述的一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于：第二段保护动作后立即移相，同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑。
4.如权利要求3所述的一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于：所述同时在没有极母线差动保护动作的情况下执行线路重启逻辑具体是指：将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，极母线差动保护动作信号取逻辑非运算后得到中间信号二，中间信号一和中间信号二进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑；或者是，第二段保护动作后立即移相，同时将第二段保护动作信号先展宽时间T1再延时时间T2得到中间信号一，中间信号一和极母线差流大于差流定值后产生的闭锁信号进行逻辑与运算后用于控制执行线路重启逻辑。
5.根据权利要求4所述的一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于：展宽时间T1和延时时间T2应大于极母线差动保护动作延时减去直流线路保护第二段保护动作延时的差值，并且展宽时间T1大于延时时间T2。
6.根据权利要求2至4任一项所述的一种带电流方向判据的直流输电线路保护设置方法，其特征在于：所述的线路重启逻辑指撤除移相指令重新建立直流电压的逻辑。
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