CN112290520A - 针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，所述三端直流输电系统包括换流站1、换流站2、换流站3以及换流站1、换流站2之间的输电线路和换流站2、换流站3之间的输电线路组成的高压直流输电系统。所述大地/金属回线转换过程中金属回线纵差保护(87MRL)设有转换段，设长延时以躲过瞬时故障，用以在大地/金属回线转换的中间态识别金属返回线上的永久接地故障，动作结果为终止大地/金属回线转换，并提醒运行人员，由运行人员根据实际情况操作退回大地回线或者手动停运直流，从而避免由于转换前或者转换过程中对极直流线路永久接地故障造成转换完成后直流输电系统停运。

Description

针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法
技术领域
本发明属于高压直流输电技术领域，具体涉及针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法。
背景技术
多端直流输电系统是由至少三个换流站通过高压直流输电线路连接而组成直流输电系统，可实现多个具有不同外送和消纳能力交流电网的互联，实现多电源供电和多落点受电，同时节约了输电线路走廊，是更为灵活的输电方式。多端直流输电系统常见类型有并联型、串联型、混合型等，其中并联型多端直流输电系统是将各个换流站的直流侧通过输电线路及汇流母线并联在一起，是最为常见的多端直流输电系统类型。
对于三端直流输电系统大地/金属回线转换过程中金属返回线(对极直流线路)接地故障现有的保护策略是在三端直流输电系统完全进入金属回线状态后金属回线纵差保护(87MRL)才使能，如果三端单极大地回线时换流站1、换流站2的对极直流线路上存在一永久接地故障，在大地回线下，由于对极直流线路处于停运状态，直流保护系统无法检测故障。在大地/金属回线转换的中间态，故障电流由故障点入地，经大地流回站1接地极，如图4，不影响三端直流输电系统运行。由于未完全进入金属回线状态，金属回线纵差保护(87MRL)未使能，无法及时识别故障。且此时三端直流输电系统可继续完成大地/金属回线转换，当转换完成进入三端单极金属回线后金属回线纵差保护(87MRL)使能，检测接地故障后动作，且由于该故障为永久接地故障，低压线路重启失败后闭锁直流。
发明内容
本发明的目的在于提供针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，该方法应用于三端直流输电系统，所述三端直流输电系统包括换流站1、换流站2、换流站3以及换流站1、换流站2之间输电线路和换流站2、换流站3之间的输电线路组成的高压直流输电系统，三端运行时所述换流站1为整流站，换流站2、换流站3为逆变站，所述高压直流输电系统的接线方式包括：双极大地回线、单极大地回线及单极金属回线，所述单极金属回线与单极大地回线两种接线方式可在线转换，单极金属回线状态下金属返回线指对极直流线路。
优选的，所述三端直流输电系统的金属回线纵差保护(87MRL)存在转换段。
优选的，所述三端直流输电系统大地/金属回线转换包括以下步骤：
S1、先合上换流站1的站内接地开关，再将换流站1和换流站2之间的电流由大地回线转移到金属回线上；
S2、将换流站1、换流站3间的电流由大地回线转移到金属回线，隔离换流站1接地极。
优选的，所述S1完成后换流站1、换流站2之间的电流流向依次为：换流站1、本极直流线路、换流站2，在换流站2处分流，一部分流进换流站2再经换流站1、换流站2的对极直流线路流回换流站1，另一部分由换流站2、换流站3之间的本极直流线路流经换流站3再由大地流回换流站1，此时三端直流输电系统处于一个大地/金属回线转换的中间态，换流站1、换流站2已经处于金属回线状态，换流站1、换流站3仍处于大地回线，换流站1站内接地与站外接地同时存在。
优选的，所述三端直流输电系统在大地/金属回线转换过程中存在三个状态：单极大地、大地/金属回线转换的中间态、单极金属。
优选的，所述金属回线纵差保护(87MRL)转换段仅在三端大地/金属回线转换中间态使能，且设长延时以躲过瞬时故障，动作结果为终止三端大地/金属回线转换。
优选的，所述金属回线纵差保护(87MRL)转换段使能条件为：三站单极运行状态、三站处于大地/金属回线转换过程、换流站2金属回线开关合位、换流站2金属回线转换开关分位、换流站3金属回线开关分位、换流站3金属回线转换开关合位六个条件相与。
优选的，所述金属回线纵差保护(87MRL)转换段判据为：
|IdLH_OP-IdLH_OP_OST|＞Iset
IdLH_OP：对极直流线路电流。
IdLH_OP_OST：对极对站的直流线路电流。
Iset：保护定值。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，与现有技术相比，具有以下优点：
对于金属回线纵差保护(87MRL)新增一转换段，该段仅在三端大地/金属回线转换中间态使能，且设长延时以躲过瞬时故障，动作结果为终止三端大地/金属回线转换，并提醒运行人员，由运行人员根据实际情况操作退回大地回线或者手动停运直流。用以在大地/金属回线转换的中间态识别金属返回线(对极直流线路)的永久接地故障，避免由于大地/金属回线转换前或者转换过程中对极直流线路的永久接地故障导致转换完成后直流输电系统停运。
附图说明
图1为现有技术中三端直流输电系统单极大地回线状态结构示意图；
图2为现有技术中三端直流输电系统单极大地/金属回线转换中间状态的结构示意图；
图3为现有技术中三端直流输电系统金属回线状态的结构示意图；
图4为本发明三端输电系统直流大地/金属回线转换中间状态金属回线上存在接地故障的结构示意图；
图5为本发明金属回线纵差保护(87MRL)转换段逻辑图的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-5所示的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，在现有的三端直流输电系统大地/金属回线转换过程中针对金属返回线接地故障的保护策略提出改进措施，主要方法是对于现有的金属回线纵差保护(87MRL)新增一转换段。
所述金属回线纵差(87MRL)保护转换段使能条件为：三站单极运行状态、三站处于大地/金属回线转换过程、换流站2金属回线开关(MRS)合位、换流站2金属回线转换开关(MRTB)分位、换流站3金属回线开关(MRS)分位、换流站3金属回线转换开关(MRTB)合位六个条件相与。转换段仅在三端大地/金属回线转换中间态使能，且设长延时以躲过瞬时故障，动作结果为终止三端金属回线转换。判据为：
|IdLH_OP-IdLH_OP_OST|＞Iset
IdLH_OP：对极直流线路电流。
IdLH_OP_OST：对极对站的直流线路电流。
Iset：保护定值。
新增的金属回线纵差保护(87MRL)转换段仅在三端大地/金属回线转换中间态使能，且设长延时以躲过瞬时故障，动作结果为终止三端大地/金属回线转换并提醒运行人员，由运行人员根据实际情况操作退回大地回线或者手动停运直流。用以在三端大地/金属回线转换的中间态识别金属返回线的永久接地故障，避免由于转换前或者转换过程中对极直流线路的永久接地故障导致转换完成后直流输电系统停运。金属回线纵差保护(87MRL)转换段逻辑框图见图5。
注图中HSGS为站内高速接地开关，合上后以站内接地网作为直流输电系统的地电位。图中箭头为电流流向。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，该方法应用于三端直流输电系统，所述三端直流输电系统包括换流站1、换流站2、换流站3以及换流站1、换流站2之间输电线路和换流站2、换流站3之间的输电线路组成的高压直流输电系统，三端运行时所述换流站1为整流站，换流站2、换流站3为逆变站，所述高压直流输电系统的接线方式包括：双极大地回线、单极大地回线以及单极金属回线，所述单极金属回线与单极大地回线两种接线方式可在线转换，单极金属回线状态下金属返回线指对极直流线路，其特征在于：所述三端直流输电系统的金属回线纵差保护存在转换段，所述三端直流输电系统大地/金属回线转换包括以下步骤：
S1、先合上换流站1的站内接地开关，再将换流站1和换流站2之间的电流由大地回线转移到金属回线上；
S2、将换流站1、换流站3间的电流由大地回线转移到金属回线，隔离换流站1接地极。
2.根据权利要求1所述的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，其特征在于：所述S1完成后换流站1、换流站2之间的电流流向依次为：换流站1、本极直流线路、换流站2，在换流站2处分流，一部分流进换流站2再经换流站1、换流站2的对极直流线路流回换流站1，另一部分由换流站2、换流站3之间的本极直流线路流经换流站3再由大地流回换流站1，此时三端直流输电系统处于一个大地/金属回线转换的中间态，换流站1、换流站2已经处于金属回线状态，换流站1、换流站3仍处于大地回线，换流站1站内接地与站外接地同时存在。
3.根据权利要求2所述的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，其特征在于：所述三端直流输电系统在大地/金属回线转换过程中存在三个状态：单极大地、大地/金属回线转换的中间态、单极金属。
4.根据权利要求2所述的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，其特征在于：所述金属回线纵差保护转换段仅在三端大地/金属回线转换中间态使能，且设长延时以躲过瞬时故障，动作结果为终止三端大地/金属回线转换。
5.根据权利要求4所述的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，其特征在于：所述金属回线纵差保护转换段使能条件为：三站单极运行状态、三站处于大地/金属回线转换过程、换流站2金属回线开关合位、换流站2金属回线转换开关分位、换流站3金属回线开关分位、换流站3金属回线转换开关合位六个条件。
6.根据权利要求4所述的针对三端直流输电系统金属返回线接地故障保护方法，其特征在于：所述金属回线纵差保护转换段判据为：
|IdLH_OP-IdLH_OP_OST|＞Iset
IdLH_OP：对极直流线路电流；
IdLH_OP_OST：对极对站的直流线路电流；
Iset：保护定值。
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