CN110794197A - 一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，包括以下步骤：S1：在直流系统双极全压运行方式下，采集直流电压UdH、UdM和UdN、直流电流Id、高端阀组换流变一次侧交流功率Pacv1和低端阀组换流变一次侧交流功率Pacv2，并计算出极直流功率Pdc与极两个阀组换流变一次侧交流功率之和Pac：S2：当|UdN|>0.5kV时，判定UdN测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc‑Pac|>12MW时，判定UdH测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc‑Pac|≤12MW时，判定UdM测量异常。本发明能够在控制保护系统未发告警前，提前发现直流电压测量异常故障并确定到具体的故障测点，并能够判断直流电压测量异常偏大或偏小的故障，有效避免直流强迫停运事件的发生，保障直流输电系统的安全稳定运行。

Description

一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法
技术领域
本发明涉及一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，适用于南瑞特高压技术路线换流站。
背景技术
直流测量系统作为高压直流输电系统的重要设备，对直流系统安全稳定运行起着至关重要的作用。正常运行时，整流侧控制直流电流，逆变站控制直流电压。逆变站把整流侧实际直流电压控制在参考值(额定值或降压设定值)附近，根据直流系统当前状态，计算出逆变站直流电压的参考值。换流站直流电压测量主要包括直流线路电压测量值UdH、阀组联络母线电压测量值UdM、以及中性母线电压测量值UdN。
近年以来，南方电网所辖换流站多次发生直流电压测量异常的问题，影响了直流安全稳定运行，严重时甚至会导致直流系统强迫停运。通过调试与仿真试验发现，目前控制保护直流电压监视功能的定值过大，只能反映出测量故障，并不能反映出测量异常。当直流控制保护发直流电压测量异常报警时，直流电压已经出现了比较严重的偏差值。此外，直流电压测量异常偏差较小时，直流功率、电压、电流等运行参数变化不大，运行人员难以通过监盘直观判断直流电压异常的测点与故障情况。因此，对换流站直流电压测量异常快速诊断具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，通过交直流功率偏差情况、(UdH-UdN)与2UdM差值、UdN数值判断直流电压异常情况，从而实现对UdH、UdM和UdN测量异常的快速识别。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，包括以下步骤：
S1：在直流系统双极全压运行方式下，采集直流电压UdH、UdM和UdN、直流电流Id、高端阀组换流变一次侧交流功率Pacv1和低端阀组换流变一次侧交流功率Pacv2；
通过以下公式计算极直流功率Pdc与极两个阀组换流变一次侧交流功率之和Pac：
Pdc＝(UdH-UdN)Id
Pac＝Pacv1+Pacv2
S2：当|UdN|>0.5kV时，判定UdN测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|>12MW时，判定UdH测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|≤12MW时，判定UdM测量异常。
S3：进一步地，当(UdH-UdN-2UdM)>10kV时，判定UdH测量偏高异常、UdM和UdN测量偏低异常；当(UdH-UdN-2UdM)<-10kV时，判定UdH测量偏低异常、UdM和UdN测量偏高异常。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的快速诊断方法，能够在控制保护系统未发告警前(测量偏差达到48kV)，提前发现直流电压测量异常故障并确定到具体的故障测点，并能够判断直流电压测量异常偏大或偏小的故障，有效避免直流强迫停运事件的发生，保障直流输电系统的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明的换流站直流电压测点示意图。
图2是本发明的换流站直流电压测量异常快速诊断方法的逻辑图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
直流系统正常运行时，整流站控制直流电流，逆变站控制直流电压。控制系统将直流电压参考值与直流电压测量值输入到直流电压控制器中，通过调整触发角大小控制直流电压。
在双极大地接线方式、双极功率平衡模式下，逆变站极控系统直流电压参考值Udref的计算式为：
Udref＝UdRecref-IdL×Rdc
Rdc＝|UdH-UdHos|/IdL
式中，UdRecref为整流站直流电压参考值，IdL为直流电流，Rdc为计算出的直流线路电阻，UdH为逆变站直流电压测量值，UdHos为整流站直流电压测量值。测量到的整流端直流电压经由通信系统传送到逆变端用于计算直流极线电压降，以便考虑极线特性随环境条件而产生的变化以及相关运行条件，把直流电压控制到相应的数值上并保持在规定的容差范围内。
南瑞特高压技术路线换流站直流电压测点如图1所示，UdH是直流线路电压测量值，UdM是阀组联络母线电压测量值，UdN是中性母线电压测量值。高端阀组与低端阀组均采用(UdH-UdN)测量值作为控制量。
通过对仿真试验结果进行分析，对直流电压测量异常时直流状态量变化特征总结如表1所示。
表1直流电压测量异常直流状态量变化特征
可以看出，整流站与逆变站存在相同的响应特性。在双极运行方式下，由于接地极接地，只有当UdN测量异常时，UdN才会不等于0，这可以用来检测UdN测量异常。(UdH-UdN-2UdM)可以有效辨别UdH、UdM偏高或偏低的测量异常，但是无法判断UdH、UdM哪一个测点异常，需要其他运行参数进一步识别。
在正常运行过程中，极直流功率Pdc与极两个阀组换流变一次侧交流功率之和Pac接近。由于高端阀组与低端阀组均采用(UdH-UdN)测量值作为控制量，只有UdH或UdN出现测量异常时，才会使Pdc与Pac出现偏差；而UdM不作为控制量，测量异常时不会使Pdc与Pac出现偏差。因此，交直流功率偏差可以用来判断UdH测量异常。
鉴于此，本发明提供一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，其适用于南瑞特高压技术路线换流站，包括以下步骤：
S1：首先，在直流系统双极全压运行方式下，在换流站工作站服务器采集直流电压UdH、UdM、UdN，直流电流Id，高端阀组换流变一次侧交流功率Pacv1，以及低端阀组换流变一次侧交流功率Pacv2；
通过以下公式计算极直流功率Pdc与极两个阀组换流变一次侧交流功率之和Pac：
Pdc＝(UdH-UdN)Id
Pac＝Pacv1+Pacv2
S2：然后，将|UdN|>K2作为UdN测量异常检测的判据，将交直流功率偏差|Pdc-Pac|>K3作为UdH、UdM测量异常的判据；
当|UdN|>K2时，判定UdN测量异常；当|UdN|≤K2、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|>K3时，判定UdH测量异常；当|UdN|≤K2、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|≤K3时，判定UdM测量异常；
其中，K2、K3是考虑正常运行测量误差设置的裕度：UdN正常时为0kV，因此K2可设置为0.5kV；|Pdc-Pac|正常时最大不超过10MW，K3可设置为12MW；
S3：进一步地，通过(UdH-UdN-2UdM)>K1和(UdH-UdN-2UdM)<K1’判断测量偏高异常或测量偏低异常；
当(UdH-UdN-2UdM)>K1时，判定UdH测量偏高异常、UdM和UdN测量偏低异常；当(UdH-UdN-2UdM)<K1’时，判定UdH测量偏低异常、UdM和UdN测量偏高异常；
其中，正常运行过程中，(UdH-UdN-2UdM)最大不超过±5kV，考虑到一定的裕度，K1可设置为10kV，K1’可设置为-10kV。
步骤S2和S3具体的判断逻辑如图2所示。具体地：
当|UdN|>K2条件不满足、|Pdc-Pac|>K3条件满足时，判断UdH测量异常，若(UdH-UdN-2UdM)>K1，判断为UdH测量偏高异常，若(UdH-UdN-2UdM)<K1’，判断为UdH测量偏低异常。
当|UdN|>K2条件不满足、|Pdc-Pac|>K3条件不满足时，判断UdM测量异常，若(UdH-UdN-2UdM)<K1’，判断为UdM测量偏高异常，若(UdH-UdN-2UdM)>K1，判断为UdM测量偏低异常。
当|UdN|>K2条件满足时，判断UdN测量异常，此时，|Pdc-Pac|>K3必然满足，若(UdH-UdN-2UdM)<K1’，判断为UdN测量偏高异常，若(UdH-UdN-2UdM)>K1，判断为UdN测量偏低异常。
整流站与逆变站均可采用上述方法进行直流电压测量异常快速判断，本方法适用于直流系统双极全压运行方式，对于直流系统其他运行方式，可参考本方法修正后进行判断。
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 (2)

1.一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在直流系统双极全压运行方式下，采集直流电压UdH、UdM和UdN、直流电流Id、高端阀组换流变一次侧交流功率Pacv1和低端阀组换流变一次侧交流功率Pacv2；
通过以下公式计算极直流功率Pdc与极两个阀组换流变一次侧交流功率之和Pac：
Pdc＝(UdH-UdN)Id
Pac＝Pacv1+Pacv2
S2：当|UdN|>0.5kV时，判定UdN测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|>12MW时，判定UdH测量异常；当|UdN|≤0.5kV、且交直流功率偏差|Pdc-Pac|≤12MW时，判定UdM测量异常。
2.根据权利要求1所述的一种换流站直流电压测量异常快速诊断方法，其特征在于：还包括：
S3：进一步地，当(UdH-UdN-2UdM)>10kV时，判定UdH测量偏高异常、UdM和UdN测量偏低异常；当(UdH-UdN-2UdM)<-10kV时，判定UdH测量偏低异常、UdM和UdN测量偏高异常。
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