CN112086935A - 自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置，其中方法包括：获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；判断换流变压器分接开关档位是否异常；如分接开关档位正常，读取分接开关档位，当则分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。如分接开关档位异常，则不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。通过把换流变压器分接开关档位引入差动保护模块，利用其最低档位确定直流输电系统是否处于降压运行状态，并自动调整差动保护启动元件门槛值和差流越限告警门槛值，防止在降压运行方式下发生换流变压器差动保护启动元件动作或差流越限告警事件。

Description

自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力设备控制技术领域，特别涉及一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置。

背景技术

直流输电系统运行方式指的是可由运行人员进行选择的直流系统稳态的运行状态。它通常由不同运行人员进行选择的直流系统稳态的运行状态。它通常由不同的直流系统接线方式，或由直流系统不同的控制方式所确定。对于两端双极的直流输电系统，由不同的直流系统接线方式确定的运行方式可分为双极或单极运行；对于两端双极的直流输电系统，由不同的直流控制方式确定的运行方式，通常包括：直流电流控制运行方式、直流功率控制运行方式、全压运行、降压运行方式双极平衡运行、双极不平衡运行。所谓降压运行方式指的是极的直流运行电压值控制为设计允许的降压电压值，一般下降到0.7倍的直流电压。通常有以下两种情况需要进行降压运行方式，一是由于绝缘问题需要降低直流电压。在恶劣的气候条件或严重污秽的情况下，直流架空线路下运行，则会产生较高的故障率，为了提高输电线路的可靠性和可用率，可以采用降压运行方式。二是由于无功功率控制需要降低直流电压。当直流输电工程被利用来进行无功功率控制时，需要加大触发角α来增加消耗的无功功率，此时直流电压则相应降低。如果仍然在额定电流直流系统中，实现降压运行方式的方法通常有两种，一是降低换流变分接开关，一是增大触发角。采用降压运行方式会使谐波增大，给设备带来危害；采用降压使投入的滤波器组数变多，限制了输送的功率；采用降压可能导致线路重启动。对换流变压器来说，采用降压运行方式时，由于降低换流变压器分接开关，换流变压器的网侧和阀侧会产生固定的差动电流，有可能会引起换流变压器差动保护启动或差流越限告警，增加了换流变压器差动保护误动作的风险，这是现场运行人员所不希望看到的。

目前，换流变差动保护启动元件的动作条件是：差动电流大于0.18Ie。启动元件动作后开放保护出口正电源，增加了差动保护误动作的几率。换流变压器差动保护差流越限告警的条件是：差动电流大于差动保护最小动作电流定值的0.5倍，延时5s。差动保护最小动作电流定值通常取0.5Ie，也就是说差流越限告警的定值通常为0.25Ie，Ie为换流变压器二次额定电流。降压运行方式时，换流变档位由当前档位调至最低档位，会产生差动电流，此差动电流为一稳态的电流值。以实际工程为例，对于换流变压器最大档位分别为28档，25档，23档时，产生的最大不平衡差动电流分别为0.259Ie，0.238Ie，0.223Ie，对应的工程在降压运行方式时分别产生启动元件动作和差流越限告警，启动元件动作和启动元件动作。由此可以看出，在降压运行方式下，这三个工程对应的差动保护启动元件均动作，仅28档对应的降压运行方式下差流越限会告警。

目前的做法是针对具体的工程通过修改程序来改变启动元件和差流越限动作门槛，费时费力，程序版本不易维护，修改程序也增大了差动保护误动作的风险。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置，通过把换流变压器分接开关的档位引入到差动保护模块，利用读取换流变压器的档位数值来确定直流输电系统的降压运行方式，并通过档位状态来调整换流变压器差动保护启动元件门槛值和差流越限告警门槛值，来避免在降压运行方式这种正常运行方式下、换流变压器差动保护启动元件动作或差流越限告警事件的发生。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，包括如下步骤：

获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；

判断所述换流变压器分接开关档位是否异常；

如分接开关档位正常，读取分接开关档位，当则分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。

如分接开关档位异常，则不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。

进一步地，所述获取换流变压器分接开关档位，包括：

所述换流变压器的分接开关位置进入所述换流变压器分接开关档位编码器；

采用BCD码对所述换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

进一步地，所述判断所述换流变压器分接开关档位是否异常，包括：

判断所述换流变压器分接开关档位数值是否为最小值；

如所述换流变压器分接开关档位数值不为最小值，则判断所述直流输电系统为正常全压运行状态；

如所述换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断所述直流输电系统为正常降压运行状态。

进一步地，所述调整所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值，包括：

将所述差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与所述换流变压器二次额定电流值之积；

将所述差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与所述最小动作电流门槛值之积。

进一步地，所述第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或

所述第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，包括：

获取模块，其用于获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；

判断模块，其用于判断所述换流变压器分接开关档位是否异常；

控制模块，在分接开关档位正常时，读取分接开关档位，当分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。

所述控制模块还用于在所述换流变压器分接开关档位异常时，不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且不再调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值；

进一步地，所述获取模块包括：

获取单元，其用于在所述换流变压器的分接开关位置进入所述换流变压器分接开关档位编码器；

编码单元，其用于采用BCD码对所述换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

进一步地，所述判断模块包括：

第一判断单元，其用于判断所述换流变压器分接开关档位数值是否为最小值；

第一控制单元，其用于在所述换流变压器分接开关档位数值不为最小值时判断所述直流输电系统为正常全压运行状态；

所述第一控制单元还用于在所述换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断所述直流输电系统为正常降压运行状态。

进一步地，所述控制模块包括：

第二控制单元，其用于将所述差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与所述换流变压器二次额定电流值之积；

第三控制单元，其用于将所述差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与所述最小动作电流门槛值之积。

进一步地，所述第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或

所述第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过把换流变压器分接开关的档位引入到差动保护模块，利用读取换流变压器的最低档位来确定直流输电系统的降压运行方式，并通过最低档位的确认来调整换流变压器差动保护启动元件门槛值和差流越限告警门槛值，来避免在降压运行方式这种正常运行方式下、换流变压器差动保护启动元件动作或差流越限告警事件的发生。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的图1是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法原理示意图；

图3是本发明实施例提供的换流变压器差动保护启动元件的逻辑框图；

图4是本发明实施例提供的换流变压器差动保护差流越限告警的逻辑框图；

图5是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置模块框图；

图6是本发明实施例提供的获取模块框图；

图7是本发明实施例提供的判断模块框图；

图8是本发明实施例提供的控制模块框图。

附图标记：

1、获取模块，11、获取单元，12、编码单元，2、判断模块，21、判断单元，22、第一控制单元，3、控制模块，31、第二控制单元，32、第三控制单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法流程图。

请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，包括如下步骤：

S100，获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位。

S200，判断换流变压器分接开关档位是否异常。

S300，如分接开关档位正常，读取分接开关档位，当分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。

S400，如分接开关档位异常，则不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。

上述技术方案通过把换流变压器分接开关的档位引入到差动保护模块，利用读取换流变压器的档位数值来确定直流输电系统的降压运行方式，并通过档位状态来调整换流变压器差动保护启动元件门槛值和差流越限告警门槛值，来避免在降压运行方式这种正常运行方式下、换流变压器差动保护启动元件动作或差流越限告警事件的发生。

此外，上述技术方案的实现不会对原有的保护平台提出更高的要求，可以在原有的保护装置平台上实现。与原有的差动保护方案相比，本方案提供了一种自适应降压运行方式的换流变压器差动保护方法及装置，可以避免降压运行方式下，换流变压器差动保护启动或差流越限告警，且不需人工干预。既方便了现场维护，也增加了换流变压器保护装置程序的通用性，易于程序的版本维护。

图2是本发明实施例提供的图1是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法原理示意图。

如图2所示，图2中序号1为交流母线、序号2为交流断路器，序号3为电磁式电流变换器，序号4为换流变压器，序号5为换流阀，序号6为直流系统。其中，序号4代表的换流变压器可以选用两卷变或三卷变。图2中的大差差动保护和小差差动保护在降压运行方式下均容易发生差动保护启动元件动作或差流越限告警事件。

本发明中一种自适应降压运行方式的换流变压器差动保护方法可以应用于大差差动保护或小差差动保护。大差差动保护或小差差动保护的算法及原理均相同，仅是保护范围和选用的CT不同。大差差动保护保护范围是换流变压器引线、星星换流变压器和星角换流变压器，选用CT为序号3-1、序号3-2、序号3-4和序号3-9。星角换流变压器小差差动保护保护范围是星角换流变压器，选用CT为序号3-3和序号3-4。星星换流变压器小差差动保护保护范围是星星换流变压器，选用CT为序号3-8和序号3-9。

为方便叙述，本专利中不区分大差差动保护和小差差动保护，统称为差动保护。

具体的，步骤S100中获取换流变压器分接开关档位，包括：

S110，换流变压器的分接开关位置进入换流变压器分接开关档位编码器。

S120，采用BCD码对换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

以-6∽+18为例，本发明中，在差动保护中均引入换流变压器档位，通过读取换流变压器档位，来自动调节差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以实现降压运行方式过程中换流变压器差动保护不会因为运行方式的改变而出现启动元件动作或差流越限告警事件，提升换流变压器差动保护的适应性。

换流变压器的分接开关位置首先进入变压器档位编码器，固定采用BCD码输入，分接开关档位A∽B代表0∽3，实际使用为0∽2；分接开关档位1∽4代表0∽15，实际使用为1∽9，其它量值为错误状态。当输入的量值为错误状态时，装置不再进行档位调节，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值进行计算。

换流变压器的其它信息，如调档进行中、分接开关档位异常也以空接点的形式进行采集，当该信号开入到差动保护中时，差动保护将不再进行档位判别，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值进行计算。

只有当换流变压器分接开关档位显示最小值时，启动元件定值和差流越限告警定值才进行适当调整，其余档位仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值进行计算。

在本实施例的一个具体实施方式中，换流变压器分接开关档位、开入和启动元件定值和差流越限定值的对应关系如下表1所示。

表1

具体的，步骤S200中判断换流变压器分接开关档位是否异常，包括：

S210，判断换流变压器分接开关档位数值是否为最小值。

S220，如换流变压器分接开关档位数值不为最小值，则判断直流输电系统为正常全压运行状态。

S230，如换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断直流输电系统为正常降压运行状态。

具体的，步骤S400中调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，包括：

S410，将差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与换流变压器二次额定电流值之积。

S420将差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与最小动作电流门槛值之积。

当换流变压器分接开关档位显示为最小值时，启动元件定值自动调整为K1*Ie，K1取0.25到0.35之间的一个值；差流越限告警定值自动调整为K2*最小动作电流定值，K2取0.6到0.8之间的一个值。

在本实施例的一个具体实施方式中，第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或，第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

图3是本发明实施例提供的换流变压器差动保护启动元件的逻辑框图。

请参照图3，差动保护投入时，一直读取换流变压器分接开关档位数值，计算差动电流值，若换流变压器分接开关档位显示为最小值，程序自动提高差动保护启动元件的门槛值为K1Ie,K1在0.25-0.35之间，否则，差动保护启动元件的门槛值仍保持为0.18Ie，差动保护启动元件动作后，开放24V跳闸正电源，报差动保护启动元件动作，同时点亮装置面板的启动灯。

图4是本发明实施例提供的换流变压器差动保护差流越限告警的逻辑框图。

请参照图4，差动保护投入时，一直读取换流变压器分接开关档位数值，计算差动电流值，若换流变压器分接开关档位显示为最小值，程序自动提高差动保护差流越限告警的门槛值为K2倍最小动作电流定值,K2在0.6-0.8之间，否则，差动保护差流越限告警的门槛值仍保持为0.5倍最小动作电流定值，差动保护差流越限动作后，延时5s报差动保护差流越限告警。

图5是本发明实施例提供的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置模块框图。

相应地，请参照图5，本发明实施例的第二方面提供了一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，包括：获取模块1、判断模块2和控制模块3。其中，获取模块1用于获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；判断模块2用于判断换流变压器分接开关档位是否异常；控制模块3用于在换流变压器分接开关档位正常时读取分接开关档位，当分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护；控制模块还用于在分接开关档位异常时，仍以正常全压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。

图6是本发明实施例提供的获取模块框图。

具体的，请参照图6，获取模块1包括：获取单元11和编码单元12。其中，获取单元11用于在换流变压器的分接开关位置进入换流变压器分接开关档位编码器；编码单元12用于采用BCD码对换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

图7是本发明实施例提供的判断模块框图。

具体的，请参照图7，判断模块2包括：第一判断单元21和第一控制单元22。其中，第一判断单元21用于判断换流变压器分接开关档位数值是否为最小值；第一控制单元22用于在换流变压器分接开关档位数值不为最小值时判断直流输电系统为正常全压运行状态；此外，第一控制单元22还用于在换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断直流输电系统为正常降压运行状态。

图8是本发明实施例提供的控制模块框图。

具体的，请参照图8，控制模块3包括：第二控制单元31和第三控制单元32。其中，第二控制单元31用于将差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与换流变压器二次额定电流值之积；第三控制单元32用于将差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与最小动作电流门槛值之积。

在本实施例的一个具体实施方式中，第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或，第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

本发明实施例旨在保护一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法及装置，其中方法包括如下步骤：获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；判断换流变压器分接开关档位是否异常；如分接开关档位正常，读取分接开关档位，当分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。如分接开关档位异常，则不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常全压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。

上述计数法方案具备如下效果：

通过把换流变压器分接开关的档位引入到差动保护模块，利用读取换流变压器的最低档位来确定直流输电系统的降压运行方式，并通过最低档位的确认来调整换流变压器差动保护启动元件门槛值和差流越限告警门槛值，来避免在降压运行方式这种正常运行方式下、换流变压器差动保护启动元件动作或差流越限告警事件的发生，且不需人工干预。既方便了现场维护，也增加了换流变压器保护装置程序的通用性，易于程序的版本维护。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；

判断所述换流变压器分接开关档位是否异常；

如分接开关档位正常，读取分接开关档位，当则分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。

如分接开关档位异常，则不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且仍以正常电压运行方式下的启动元件定值和差流越限告警定值为基础判断是否进行启动差动保护。

2.根据权利要求1所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，其特征在于，所述获取换流变压器分接开关档位，包括：

所述换流变压器的分接开关位置进入所述换流变压器分接开关档位编码器；

采用BCD码对所述换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

3.根据权利要求1所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，其特征在于，所述判断所述换流变压器分接开关档位是否异常，包括：

判断所述换流变压器分接开关档位是否异常；

若换流变压器分接开关档位正常，判断所述换流变压器分接开关档位数值是否为最小值；

如所述换流变压器分接开关档位数值不为最小值，则判断所述直流输电系统为正常全压运行状态；

如所述换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断所述直流输电系统为正常降压运行状态。

4.根据权利要求1所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，其特征在于，所述调整所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值，包括：

将所述差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与所述换流变压器二次额定电流值之积；

将所述差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与所述最小动作电流门槛值之积。

5.根据权利要求4所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制方法，其特征在于，

所述第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或

所述第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

6.一种自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，其用于获取直流输电系统中的换流变压器分接开关档位；

判断模块，其用于判断所述换流变压器分接开关档位是否异常；

控制模块，在分接开关档位正常时，读取分接开关档位，当分接开关档位位于最小值时，则调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值，以调整后的所述差动保护启动元件的门槛值和所述差流越限的门槛值为基础判断是否进行启动差动保护。

所述控制模块还用于在所述换流变压器分接开关档位异常时，不再读取分接开关档位，显示异常档位，程序中仍以基准档位0档进行判断，且不再调整差动保护启动元件的门槛值和差流越限的门槛值。

7.根据权利要求6所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，其特征在于，所述获取模块包括：

获取单元，其用于在所述换流变压器的分接开关位置进入所述换流变压器分接开关档位编码器；

编码单元，其用于采用BCD码对所述换流变压器的分接开关位置进行档位编码。

8.根据权利要求6所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，其特征在于，所述判断模块包括：

第一判断单元，其用于判断所述换流变压器分接开关档位数值是否为最小值；

第一控制单元，其用于在所述换流变压器分接开关档位数值不为最小值时判断所述直流输电系统为正常全压运行状态；

所述第一控制单元还用于在所述换流变压器分接开关档位数值为最小值，则判断所述直流输电系统为正常降压运行状态。

9.根据权利要求6所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：

第二控制单元，其用于将所述差动保护启动元件的门槛值调整为第一预设比例值与所述换流变压器二次额定电流值之积；

第三控制单元，其用于将所述差流越限告警门槛值调整为第二预设比例值与所述最小动作电流门槛值之积。

10.根据权利要求9所述的自适应降压运行的换流变压器差动保护控制装置，其特征在于，

所述第一预设比例值的数值范围为0.25-0.35；和/或

所述第二预设比例值的数值范围为0.6-0.8。

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