CN110837023A - 一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，包括：检测整流站高端阀组触发角α^* _高端和低端阀组触发角α^* _低端，以及对极高端阀组触发角α^* _高端op和低端阀组触发角α^* _低端op；检测整流站高压母线电压UdH、高低阀组中点电压UdM、低压母线电压UdN，以及对极的高压母线电压UdH_op、高低阀组中点电压UdM_op、低压母线电压UdN_op；将α^* _高端，α^* _低端，α^* _高端op，α^* _低端op修正至标准换流变档位下，得到修正后的触发角α_高端，α_低端，α_高端op，α_低端op；根据α_高端与α_低端的关系，结合α_高端op，α_低端op、UdH、UdM、UdN、UdH_op、UdM_op和UdN_op确定测量异常点。本发明原理简单，不依赖于整流站和逆变站进行数据通讯，具有较强的工程实用价值。

Description

一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法

技术领域

本发明涉及直流输电电压测量异常检测，具体涉及一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法。

背景技术

直流输电测量设备是保证直流安全稳定运行的核心设备，直流控制保护程序也是在电气量测量结果的基础上工作。若直流测量设备的测量结果存在异常，必然导致直流运行状态发生变化，严重的可能引起保护跳闸和甚至一次设备如晶闸管损坏，造成巨大的经济和社会影响。

从测量原理上看，直流电压和直流电流均存在发生测量异常的可能，但直流电压一般采用分压原理进行测量，直流电流一般采用分流原理进行测量，直流电压的测量原理相较于直流电流更容易受到测量回路中电气元件参数变化的影响，实际工程中也多次发生由于电阻盒内的压敏电阻异常导致电压测量异常发生。从测量异常发生的后果上看，直流电流发生测量异常会引起电流控制器的触发角输出发生变化，导致直流进入过负荷运行状态。而直流电压发生测量异常时，一方面可能引起直流系统出现过电压，给设备运行造成风险，另一方面，也可能引起整流侧触发角或逆变侧熄弧角降低，产生晶闸管不同步触发或换相失败的风险。因此直流电压发生测量异常会造成更为严重的后果。

目前，现场并没有直流电压测量异常的判断方法或保护设备，当直流运行状态发生异常时，主要通过现场运维人员通过经验或电磁暂态仿真复现故障判断异常现象是否由直流测量异常引起，导致了明显缺乏有效的理论支撑，且无法及时为现场运维提供技术支持。此外，不同测点的测量偏高或测量偏低，可能有相近似的异常现象，如UdH测量偏高和UdM测量偏低，增加了确定异常测点的难度。因此目前直流电压测量异常的判断方法的缺失问题十分突出。

现场运维工作的局限也增加了测量异常判断的难度，整流站运维人员主要关注整流站运行电气量变化情况，而逆变站运维人员主要关注逆变站运行电气量变化情况，主要希望明确是否本站发生测量异常。

综上，以特高压直流输电整流侧电压测量异常为研究对象，发明适用于整流侧的电压测量异常的方法成为现有电压测量异常是目前的研究方向之一。

发明内容

为了提高特高压直流输电工程现场运维人员对于电压测量异常的识别能力，本发明提出一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，通过对比整流侧高低端阀组间的触发角差异和不同极之间的触发角和阀组电压差异，实现整流侧测量异常的识别和异常测点的定位。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，包括以下步骤：

步骤1、检测整流站高端阀组触发角α^* _高端和低端阀组触发角α^* _低端，以及对极高端阀组触发角α^* _高端op和低端阀组触发角α^* _低端op；

步骤2、检测整流站高压母线电压UdH、高低阀组中点电压UdM、低压母线电压UdN，以及对极的高压母线电压UdH_op、高低阀组中点电压UdM_op、低压母线电压UdN_op；

步骤3、将α^* _高端，α^* _低端，α^* _高端op，α^* _低端op修正至标准换流变档位下，得到修正后的触发角α_高端，α_低端，α_高端op，α_低端op；

步骤4、判断是否满足α_高端>α_低端+1.5°；

A.若满足则进入步骤6；

B.若不满足则进入步骤5；

步骤5、判断是否满足α_低端>α_高端+1.5°；

A.若满足则进入步骤7；

B.若不满足则进入步骤10；

步骤6、初步判断得知整流侧UdH测量偏高或者整流侧UdM测量偏低，进入步骤8；

步骤7、初步判断得知整流侧UdH测量偏低或者整流侧UdM测量偏高，进入步骤8；

步骤8、判断关系1和关系2：

关系1α_高端>α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|<|UdH_op-UdM_op|，或者α_高端<α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|>|UdH_op-UdM_op|；

关系2α_低端>α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|<|UdM_op-UdN_op|，或者α_低端<α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|>|UdM_op-UdN_op|；

判断完成后进入步骤9；

步骤9、判断关系1和关系2的满足情况：

A.关系1和关系2均满足，则进入步骤12；

B.关系1和关系2存在不满足的情况，则进入步骤11；

步骤10、无测量异常，测量异常判断流程结束；

步骤11、整流侧UdH测量存在异常，测量异常判断流程结束；

步骤12、整流侧UdM测量存在异常，测量异常判断流程结束。

进一步地，步骤3中，标准换流变档位为整流侧所有档位平均值的四舍五入，且只保留整数。

进一步地，步骤3中：α_高端的计算方法如下：

若高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端+2°*k；

若高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端-2°*k；

若高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端。

进一步地，α_低端的计算方法如下：

若低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端+2°*k；

若低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端-2°*k；

若低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端。

进一步地，α^* _高端op的计算方法如下：

若对极高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op+2°*k；

若对极高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op-2°*k；

若对极高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op。

进一步地，步骤3中：α^* _低端op的计算方法如下：

若对极低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op+2°*k；

若对极低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op-2°*k；

若对极低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op。

本发明的有益效果是：通过对比整流侧高低端阀组间的触发角差异和不同极之间的触发角和阀组电压差异，本方法可实现整流侧测量异常的识别和异常测点的定位。本方法原理简单，便于实现，且仅使用整流侧数据，不依赖于整流站和逆变站进行数据通讯，具有较强的工程实用价值。

附图说明

图1是换流站整流侧极1的直流电压测点示意图；

图2是本发明特高压直流整流侧电压测量异常判断方法的流程图；

图3是普侨直流整流侧极1UdH偏高1.02倍时，整流站直流场状态截图；

图4是普侨直流整流侧极1UdH偏高1.02倍时，整流站换流变运行状态截图。

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。

图1是换流站整流侧极1的直流电压测点示意图，本发明采用的原理为：

当整流侧电压发生测量异常时，整流侧控制系统检测到高低阀组间阀组电压存在差异，虽然整流侧一般处于定电流控制，但会启动电压平衡控制通过调节高低阀组的电流控制器误差值输出，以达到高低端阀组电压相等的目的。在此种运行状态下，必然会导致高低端阀组间触发角存在差异。

并且根据阀组电压计算公式：

其中，U_d1为阀电压；E为电源电压有效值；α为阀触发角；μ为换相角。当阀电压增加，在换相角不变的情况下，触发角必然下降。同理当阀电压下降，在换相角不变的情况下，触发角必然增加。因此，当发现高低阀组电压一样，但触发角不一样时，表明直流系统处于不正常的运行方式下。而通过与对极的阀组电压和阀组触发角对比就可以确定是UdH还是UdM存在测量异常。

鉴于此，请参照图2所示，本发明提供一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，包括以下步骤：

步骤1、检测整流站高端阀组触发角α^* _高端和低端阀组触发角α^* _低端，以及对极高端阀组触发角α^* _高端op和低端阀组触发角α^* _低端op；

步骤2、检测整流站高压母线电压UdH、高低阀组中点电压UdM、低压母线电压UdN，以及对极的高压母线电压UdH_op、高低阀组中点电压UdM_op、低压母线电压UdN_op；

步骤3、将α^* _高端，α^* _低端，α^* _高端op，α^* _低端op修正至标准换流变档位下，得到修正后的触发角α_高端，α_低端，α_高端op，α_低端op；

其中，标准换流变档位为整流侧所有档位平均值的四舍五入，且只保留整数；

其中，α_高端的计算方法如下：

若高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端+2°*k；

若高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端-2°*k；

若高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端；

其中，α_低端的计算方法如下：

若低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端+2°*k；

若低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端-2°*k；

若低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端；

其中，α^* _高端op的计算方法如下：

若对极高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op+2°*k；

若对极高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op-2°*k；

若对极高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op；

其中，α^* _低端op的计算方法如下：

若对极低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op+2°*k；

若对极低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op-2°*k；

若对极低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op；

步骤4、判断是否满足α_高端>α_低端+1.5°；

A.若满足则进入步骤6；

B.若不满足则进入步骤5；

步骤5、判断是否满足α_低端>α_高端+1.5°；

A.若满足则进入步骤7；

B.若不满足则进入步骤10；

步骤6、初步判断得知整流侧UdH测量偏高或者整流侧UdM测量偏低，进入步骤8；

步骤7、初步判断得知整流侧UdH测量偏低或者整流侧UdM测量偏高，进入步骤8；

步骤8、判断关系1和关系2：

关系1α_高端>α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|<|UdH_op-UdM_op|，或者α_高端<α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|>|UdH_op-UdM_op|。

关系2α_低端>α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|<|UdM_op-UdN_op|，或者α_低端<α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|>|UdM_op-UdN_op|。

判断完成后进入步骤9；

步骤9、判断关系1和关系2的满足情况：

A.关系1和关系2均满足，则进入步骤12；

B.关系1和关系2存在不满足的情况，则进入步骤11；

步骤10、无测量异常，测量异常判断流程结束；

步骤11、整流侧UdH测量存在异常，测量异常判断流程结束；

步骤12、整流侧UdM测量存在异常，测量异常判断流程结束。

为了验证本发明方法的准确性，基于普侨直流RTDS电磁暂态仿真平台对所提出方法进行验证，该平台配备与实际工程一致的站控、极控、组控、极保护、阀组保护装置，并且控制保护程序与实际工程一致。

在普侨直流仿真模型中设置整流侧UdH测量输出偏大1.02倍，系统整流站运行状态截图如图3和4所示。根据所提出方法：

步骤1、如图3所示，整流站极1高端阀组触发角α^* _高端＝18°和低端阀组触发角α^* _低端＝12°；极2高端阀组触发角α^* _高端op＝16°和低端阀组触发角α^* _低端op＝16°，进入步骤2；

步骤2、如图3所示，整流站极1高压母线电压UdH＝815kV、高低阀组中点电压UdM＝408kV、低压母线电压UdN＝0kV；极2高压母线电压UdH_op＝-799kV、高低阀组中点电压UdM_op＝-400kV、低压母线电压UdN_op＝0kV，进入步骤3；

步骤3、如图4所示，整流侧极1高端阀组换流变为9档，极1低端阀组及极2的阀组换流变均为8档，计算得到标准换流变档位为8档，修正后的触发角为：α_高端＝18°+2°*1＝20°；α_低端＝12°；α_高端op＝16°；α_低端op＝16°；进入步骤4；

步骤4、α_高端>α_低端+1.5°，进入步骤6；

步骤6、初步判断得知整流侧极1UdH测量偏高或者整流侧极1UdM测量偏低，进入步骤8；

步骤8、判断关系1和关系2：

关系1α_高端>α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|<|UdH_op-UdM_op|，或者α_高端<α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|>|UdH_op-UdM_op|。

关系2α_低端>α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|<|UdM_op-UdN_op|，或者α_低端<α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|>|UdM_op-UdN_op。

可知，关系1不满足，关系2满足，进入步骤9；

步骤9、关系1和关系2存在不满足的情况，进入步骤11。

步骤11、整流侧极1UdH测量存在偏高异常，测量异常判断流程结束。

从上述判断结论可以发现本发明的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，仅利用整流侧数据可以准确识别测量异常和异常测点。

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 (6)

1.一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、检测整流站高端阀组触发角α^* _高端和低端阀组触发角α^* _低端，以及对极高端阀组触发角α^* _高端op和低端阀组触发角α^* _低端op；

步骤2、检测整流站高压母线电压UdH、高低阀组中点电压UdM、低压母线电压UdN，以及对极的高压母线电压UdH_op、高低阀组中点电压UdM_op、低压母线电压UdN_op；

步骤3、将α^* _高端，α^* _低端，α^* _高端op，α^* _低端op修正至标准换流变档位下，得到修正后的触发角α_高端，α_低端，α_高端op，α_低端op；

步骤4、判断是否满足α_高端>α_低端+1.5°；

A.若满足则进入步骤6；

B.若不满足则进入步骤5；

步骤5、判断是否满足α_低端>α_高端+1.5°；

A.若满足则进入步骤7；

B.若不满足则进入步骤10；

步骤6、初步判断得知整流侧UdH测量偏高或者整流侧UdM测量偏低，进入步骤8；

步骤7、初步判断得知整流侧UdH测量偏低或者整流侧UdM测量偏高，进入步骤8；

步骤8、判断关系1和关系2：

关系1：α_高端>α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|<|UdH_op-UdM_op|，或者α_高端<α_高端op+1.5°且|UdH-UdM|>|UdH_op-UdM_op|；

关系2：α_低端>α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|<|UdM_op-UdN_op|，或者α_低端<α_低端op+1.5°且|UdM-UdN|>|UdM_op-UdN_op|；

判断完成后进入步骤9；

步骤9、判断关系1和关系2的满足情况：

A.关系1和关系2均满足，则进入步骤12；

B.关系1和关系2存在不满足的情况，则进入步骤11；

步骤10、无测量异常，测量异常判断流程结束；

步骤11、整流侧UdH测量存在异常，测量异常判断流程结束；

步骤12、整流侧UdM测量存在异常，测量异常判断流程结束。

2.根据权利要求1所述的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：步骤3中，标准换流变档位为整流侧所有档位平均值的四舍五入，且只保留整数。

3.根据权利要求2所述的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：步骤3中：α_高端的计算方法如下：

若高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端+2°*k；

若高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端-2°*k；

若高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端＝α^* _高端。

4.根据权利要求2所述的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：步骤3中：α_低端的计算方法如下：

若低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端+2°*k；

若低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端-2°*k；

若低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端＝α^* _低端。

5.根据权利要求2所述的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：步骤3中：α^* _高端op的计算方法如下：

若对极高端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op+2°*k；

若对极高端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op-2°*k；

若对极高端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_高端op＝α^* _高端op。

6.根据权利要求2所述的一种特高压直流整流侧电压测量异常判断方法，其特征在于：步骤3中：α^* _低端op的计算方法如下：

若对极低端阀组实际档位大于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op+2°*k；

若对极低端阀组实际档位小于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op-2°*k；

若对极低端阀组实际档位等于标准换流变档位k档，则α_低端op＝α^* _低端op。

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