CN110729746B - 一种直流输电换流器接地故障定位方法 - Google Patents

一种直流输电换流器接地故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流输电换流器接地故障定位方法，包括将换流器区域分为三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域。当换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值大于定值同时换流器内某一区域的电流差值也大于定值，则判定该某一区域发生了接地故障。本发明通过将换流器区域分成三个区域，为每一区域设定差动保护并给出了相应的定值整定方法，从而可以在换流器区域发生接地故障时给出接地故障发生的区域，有助于运行人员快速地定位故障设备并对故障设备进行处理。

Description

一种直流输电换流器接地故障定位方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种直流输电换流器接地故障定位方法。
背景技术
换流器是实现交流电和直流电相互转换的设备，是直流输电系统中最核心的设备。图1给出了换流器的结构以及电流互感器配置情况，针对这种结构的换流器，一般设置直流差动保护来检测换流器内部的接地故障。具体的逻辑如下公式：
IdH-IdN>I_set (1)
直流差动保护虽然能检测换流器内部的接地故障，但是并不能识别故障区域，不利于运行维护人员快速准确地识别故障区域。为了识别故障区域，运行人员只能去通过波形分析可能的故障点，并对设备进行检查，从而增加了运行人员的工作量和工作难度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种直流输电换流器接地故障定位方法，在换流器内部发生接地故障后，准确地识别故障发生的区域。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种直流输电换流器接地故障定位方法，包括：
将换流器区域分为三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域：
所述第一区域包括换流器高压端电流互感器与Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；
所述第二区域包括Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器与Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；
所述第三区域包括Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器与换流器高端电流互感器之间的部分；
当换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值大于定值同时换流器内某一区域的电流差值也大于定值，则判定该某一区域发生了接地故障。
进一步地，所述换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值和换流器内某一区域的电流差值的计算方法为
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX；
计算换流器高压端的直流电流IdH减去换流器低压端的直流电流IdN的差值1；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去换流器高压端的直流电流IdH的差值2；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX的差值3；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX减去换流器高压端的直流电流IdN的差值4。
进一步地，判断换流器第一区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值2的绝对值大于定值2，并且持续的时间大于时间T2，则判定判据2满足，并将判据2满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第一区域发生了接地故障。
进一步地，判断换流器第二区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值3的绝对值大于定值3，并且持续的时间大于时间T3，则判定判据3满足，并将判据3满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第二区域发生了接地故障。
进一步地，判定换流器第三区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值4的绝对值大于定值4，并且持续的时间大于时间T4，则判定判据4满足，并将判据4满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第三区域发生了接地故障。
进一步地，所述的定值1、定值2应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T2应大于等于0小于等于展宽时间T5。
进一步地，所述的定值1、定值3应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T3应大于等于0小于等于展宽时间T5。
进一步地，所述的定值1、定值4应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T4应大于等于0小于等于展宽时间T5。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
针对换流器发生接地故障，目前的策略中只配置直流差动保护等检测故障，检测到接地故障后立即闭锁直流，并没有自动地给出接地故障可能发生的区域。为了查出故障设备和区域，运行人员需要继续进行大量的波形分析工作以及实地检查设备。本发明通过将换流器区域分成三个区域，为每一区域设定差动保护并给出了相应的定值整定方法，从而可以在换流器区域发生接地故障时给出接地故障发生的区域，有助于运行人员快速地定位故障设备并对故障设备进行处理。
附图说明
图1为现有换流器的结构以及电流互感器配置情况图；
图2为本发明实施例提供的直流输电换流器接地故障定位方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的直流输电换流器接地故障定位方法逻辑示意图。
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：
参阅图2所示，本实施例一种直流输电换流器接地故障定位方法包括如下步骤：
201、将换流器区域分为三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，具体划分情况如图1所示，其中，该第一区域包括换流器高压端电流互感器与Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；该第二区域包括Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器与Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；该第三区域包括Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器与换流器高端电流互感器之间的部分；
202、当换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值大于定值同时换流器内某一区域的电流差值也大于定值，则判定该某一区域发生了接地故障。
由此可见，本发明通过巧妙地将换流器区域分成三个区域，为每一区域设定差动保护并给出了相应的定值整定方法，从而可以在换流器区域发生接地故障时给出接地故障发生的区域，有助于运行人员快速地定位故障设备并对故障设备进行处理。
具体地，上述换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值和换流器内某一区域的电流差值的计算方法为
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX；
计算换流器高压端的直流电流IdH减去换流器低压端的直流电流IdN的差值1；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去换流器高压端的直流电流IdH的差值2；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX的差值3；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX减去换流器高压端的直流电流IdN的差值4。
具体地，判断换流器第一区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值2的绝对值大于定值2，并且持续的时间大于时间T2，则判定判据2满足，并将判据2满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第一区域发生了接地故障。
而判断换流器第二区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值3的绝对值大于定值3，并且持续的时间大于时间T3，则判定判据3满足，并将判据3满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第二区域发生了接地故障。
判定换流器第三区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值4的绝对值大于定值4，并且持续的时间大于时间T4，则判定判据4满足，并将判据4满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第三区域发生了接地故障。
因此，本实施例提供的直流输电换流器接地故障定位方法逻辑示意图，具体如图3所示。
优选地，所述的定值1、定值2应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T2应大于等于0小于等于展宽时间T5。
优选地，所述的定值1、定值3应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T3应大于等于0小于等于展宽时间T5。
优选地，所述的定值1、定值4应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T4应大于等于0小于等于展宽时间T5。
由于电流互感器都存在测量误差，而且当流过的电流越大，误差也越大。区外故障时，参与差流计算的互感器误差是求和关系，此误差电流在互感器接近饱和是数值较大，需要靠定值躲过。另外，故障时差值1大于定值1的条件在故障瞬间会立即满足，而其它差流判据会在判据1后满足，为了在判据1消失之前，其它的判据能满足条件，所以要求T2、T3、T4的时间需要小于等于T5。
下面以图1所示的换流器接地故障K1、K2、K3、K4、K5为例说明直流输电换流器接地故障定位方法的具体实施方式。
实例1：
当K1故障发生时，换流器高压端电流IdH与换流器低压端电流IdN必定存在电流差值1，通过适当的定值整定，必然存在差值1的绝对值大于定值1。另外，在Y桥和D桥都能正常换相的前提下，则Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX、Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX、换流器低压端电流IdN相等，因此差值2的绝对值大于定值2，而差值3的绝对值小于定值3，而差值4的绝对值小于定值4，因此本发明判定第一区域发生了接地故障。
实例2：
当K2故障发生时，假定Y桥3号桥臂和4号桥臂导通，则换流器高压端电流IdH与换流器低压端电流IdN必定存在电流差值1，通过适当的定值整定，必然存在差值1的绝对值大于定值1。另外，Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX、Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX、换流器低压端电流IdN相等，因此差值2的绝对值大于定值2，而差值3的绝对值小于定值3，而差值4的绝对值小于定值4，因此本发明判定第一区域发生了接地故障。需要说明的是，如果是2号桥臂导通，则Y/Y换流变阀侧套管三相电流可能都等于零，即IvY_MAX等于零，造成差值2的绝对值小于定值2，此时不能判别出故障区域，但是此时Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX等于换流器低压端电流IdN，所以差值3的绝对值大于定值3，此时判定出第二区域发生了接地故障，即第一区域和第二区域有重叠部分，具体如图1所示。
实例3：
当K3故障发生时，则换流器高压端电流IdH与换流器低压端电流IdN必定存在电流差值1，通过适当的定值整定，必然存在差值1的绝对值大于定值1。另外，Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX等于换流器高压端电流IdH，Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX等于换流器低压端电流IdN，因此差值2的绝对值小于定值2，而差值3的绝对值大于定值3，而差值4的绝对值小于定值4，并且Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX大于定值5，因此本发明判定第二区域发生了接地故障。
实例4：
当K4故障发生时，假定D桥3号桥臂和4号桥臂导通，则换流器高压端电流IdH与换流器低压端电流IdN必定存在电流差值1，通过适当的定值整定，必然存在差值1的绝对值大于定值1。另外，Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX等于换流器高压端电流IdH，Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX等于换流器低压端电流IdN，因此差值2的绝对值小于定值2，而差值3的绝对值大于定值3，而差值4的绝对值小于定值4，因此本发明判定第二区域发生了接地故障。需要说明的是，如果是2号桥臂导通，则Y/D换流变阀侧套管三相电流可能都等于零，即IvD_MAX等于零，造成差值3的绝对值小于定值3，此时不能判别出第二区域发生了故障，但是此时差值4的绝对值大于定值4，此时判定出第三区域发生了接地故障。即第二区域和第三区域有重叠部分，具体如图1所示。
实例5：
当K5故障发生时，换流器高压端电流IdH与换流器低压端电流IdN必定存在电流差值1，通过适当的定值整定，必然存在差值1的绝对值大于定值1。另外，Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX、Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX、换流器高压端电流IdH相等，因此差值2的绝对值小于定值2，而差值3的绝对值小于定值3，而差值4的绝对值大于定值4，因此本发明判定第三区域发生了接地故障
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种直流输电换流器接地故障定位方法，其特征在于，包括：
将换流器区域分为三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域：
所述第一区域包括换流器高压端电流互感器与Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；
所述第二区域包括Y/Y换流变阀侧套管三相电流互感器与Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器之间的部分；
所述第三区域包括Y/D换流变阀侧套管三相电流互感器与换流器低压端电流互感器之间的部分；
当换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值大于定值同时换流器内某一区域的电流差值也大于定值，则判定该某一区域发生了接地故障；
所述换流器高压端与换流器低压端的直流电流差值和换流器内某一区域的电流差值的计算方法为：
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX；
计算换流器高压端的直流电流IdH减去换流器低压端的直流电流IdN的差值1；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去换流器高压端的直流电流IdH的差值2；
计算Y/Y换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvY_MAX减去Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX的差值3；
计算Y/D换流变阀侧套管三相电流绝对值的最大值IvD_MAX减去换流器低压端的直流电流IdN的差值4；
判断换流器第一区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值2的绝对值大于定值2，并且持续的时间大于时间T2，则判定判据2满足，并将判据2满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第一区域发生了接地故障；
判断换流器第二区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值3的绝对值大于定值3，并且持续的时间大于时间T3，则判定判据3满足，并将判据3满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第二区域发生了接地故障；
判定换流器第三区域发生了接地故障的方式包括：
a)如果差值1的绝对值大于定值1，并且持续的时间大于时间T1，则判定判据1满足，并将判据1满足信号展宽时间T5；
b)如果差值4的绝对值大于定值4，并且持续的时间大于时间T4，则判定判据4满足，并将判据4满足信号展宽时间T5；
c)上述两个条件都满足后则判定换流器第三区域发生了接地故障。
2.如权利要求1所述的直流输电换流器接地故障定位方法，其特征在于，所述的定值1、定值2应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T2应大于等于0小于等于展宽时间T5。
3.如权利要求1所述的直流输电换流器接地故障定位方法，其特征在于，所述的定值1、定值3应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T3应大于等于0小于等于展宽时间T5。
4.权利要求1所述的直流输电换流器接地故障定位方法，其特征在于，所述的定值1、定值4应大于换流器区外最严重故障时产生的不平衡电流，所述的时间T4应大于等于0小于等于展宽时间T5。
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