CN112018734B - 适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法及装置，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；获取采用低压限流策略，直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流；当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流；当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。解决现有的差动判据在兼顾安全性时，灵敏度低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及继电保护领域，具体涉及一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法，同时涉及一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护装置。
背景技术
基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流输电技术能够解决常规直流存在换相失败风险的问题，同时由于其具有控制方式更为灵活，无功需求较小且无需滤波等优势而受到广泛关注。柔性直流换流站以输出参考有功功率和无功功率为目的，PCC点电压基本由交流系统决定，通过内外环控制可将换流站控制目标转变为通过控制换流站输出电压的幅值和相位实现输出电流的幅值和相位追踪参考电流的幅值和相位。
在柔直侧电网发生故障后，故障电流快速上升，将严重危及系统中的相关电气设备，因此柔性直流在内外环控制中均采用限幅控制器，以保证系统的安全可靠运行。当其交流侧发生不对称故障时，将使得交流电压不再是三相对称的，由交流故障分析可知，该情况下将存在负序电压分量。然而，负序电压作用在换流器则会在换流器的阀侧产生负序电流。该负序电流叠加在直流系统中将会造成较大的故障过电流，使得换流站快速闭锁，严重情况下还可能损坏功率元件。因此，滤除负序电流分量对于换流站的安全运行是十分重要的。针对于柔直侧交流故障，由于换流站由大量电力电子器件构成而具有非线性特征，因此传统交流故障分析方法无法直接适用于柔性直流系统换流站交流侧故障分析，柔直侧交流系统发生故障后电气量幅值和相角的变化可能对交流差动保护带来适应性问题。
传统差动主要是利用差动电流和制动电流之间的幅值特性来构成判据的，对于两侧电流的幅相关系为任意情况均采用同一制动系数，而没有能充分发挥产生差动电流的两侧电流之间的相位关系，因而在柔性直流接入电网中很难同时兼顾灵敏度和安全性两方面的关系。
发明内容
本申请提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法及装置，解决现有的差动判据在兼顾安全性时，灵敏度低的问题。
本申请提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法，包括：
在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；
获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；
根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流；
当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流；
当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
优选的，根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流，包括：
交流侧的差动电流的计算公式为，
ICD为差动电流，为两侧中最大电流，/>为两侧中最小的电流。
优选的，当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流，包括：
当ICD＞IDZ时，降低所述最大电流的K值，其中ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值；
通过降低所述最大电流的K值，获取制动电流，公式为
本申请同时提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护装置，包括：
限流策略实施单元，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；
电流获取单元，获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；
差动电流计算单元，根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流；
制动电流获取单元，当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流；
保护动作启动单元，当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
本申请提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法及装置，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流；当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流；当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。解决现有的差动判据在兼顾安全性时，灵敏度低的问题。
附图说明
图1是本申请提供的一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法的流程示意图；
图2是本申请提供的一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护装置示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
下面结合图1提供的一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法的流程示意图，对本申请提供的方法进行详细说明。
步骤S101，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略。
柔直侧电网发生故障后，故障电流快速上升，将严重危及系统中的相关电气设备，因此柔性直流在内外环控制中均采用限幅控制器，以保证系统的安全可靠运行。通过限幅控制器，对柔性直流侧采用低压限流策略。
步骤S102，获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流。
在采用低压限流策略后，导致直流侧和交流侧电流幅值差别较大，所以，获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流/>
步骤S103，根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流。
交流侧的差动电流值为最大电流和最小电流/>
和的绝对值，计算公式为，
ICD为差动电流，为两侧中最大电流，/>为两侧中最小的电流。
步骤S104，当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流。
当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，也就是ICD＞IDZ时，降低所述最大电流的K值，其中ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值；通过降低所述最大电流的K值，获取制动电流，公式为其中K为差动保护动作的制动系数。
步骤S105，当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
通过比较交流侧的电流与制动电流，决定是否启动差动保护动作，其方法简单，一旦交流侧的电流大于制动电流，则立即启动差动保护动作，灵敏度高。
本申请所提供的差动保护方法，其用方程式表示如下，
ICD＞IDZ (1)
式中，ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值，为两侧中最大电流，/>为两侧中最小的电流，IZD为制动电流。
基于同一发明构思，本申请同时提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护装置200，如图2所示，包括：
限流策略实施单元210，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；
电流获取单元220，获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；
差动电流计算单元230，根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流；
制动电流获取单元240，当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流；
保护动作启动单元250，当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
本申请提供一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法及装置，方法简单，在兼顾安全性的同时，灵敏度高，解决现有的差动判据在兼顾安全性时，灵敏度低的问题。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护方法，其特征在于，包括：
在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；
获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；
根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流，包括：
交流侧的差动电流的计算公式为，
ICD为差动电流，为两侧中最大电流，/>为两侧中最小的电流；
当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流，包括：
当ICD＞IDZ时，降低所述最大电流的K值，其中ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值；
通过降低所述最大电流的K值，获取制动电流，公式为
当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
2.一种适用于柔性直流输电系统的交流线路差动保护装置，其特征在于，包括：
限流策略实施单元，在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；
电流获取单元，获取直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流；
差动电流计算单元，根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流，包括：
交流侧的差动电流的计算公式为，
ICD为差动电流，为两侧中最大电流，/>为两侧中最小的电流；
制动电流获取单元，当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流，包括：
当ICD＞IDZ时，降低所述最大电流的K值，其中ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值；
通过降低所述最大电流的K值，获取制动电流，公式为
保护动作启动单元，当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。
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| CN109884448A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-06-14 | 南京电研电力自动化股份有限公司 | 变压器匝间故障的快速判别方法 |
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