CN115632383A - 混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断、保护方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于特高压/高压直流输电系统直流保护技术领域，具体涉及一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断、保护方法及装置。本发明通过采集无源交流滤波器首端、尾端处电流和有源滤波器首端处电流作为混合式交流滤波器接地开关偷跳保护动作的判据，解决了接地开关偷跳保护依赖于断路器辅助触点导致的可靠性较低的问题，能够及时有效地检测有源滤波器检修、投入前及正常退出的工况下的接地开关偷跳故障，避免避雷器承受过大电压导致的击穿事故，从而保证直流输电系统安全稳定运行。

Description

混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断、保护方法及装置
技术领域
本发明属于特高压/高压直流输电系统直流保护技术领域，具体涉及一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断、保护方法及装置。
背景技术
无源交流滤波器(ACF)由电容、电抗和电阻串并联组成。交流滤波器的基本原理是通过电抗器、电容器和电阻器的不同组合，致使某次谐波流经它时所呈现的阻抗最小，从而将系统中特征次谐波滤除。为解决无源滤波器在谐波较大、系统谐波阻抗条件较差的电网情况下产生较大的5次和7次谐波，影响滤波器设备容量和运行安全的情况，通常采用混合式交流滤波器(HAPF)，即如图1所示，将有源滤波器(APF)通过接入无源交流滤波器(ACF)尾端接在交流滤波器大组母线上，即可解决换流站的谐波滤波问题和系统背景谐波问题。
图1中，APF通过开关Q2接入ACF尾端，同时，ACF通过开关Q1接地，开关Q1作为APF的旁路开关，保证在APF退出运行时ACF能正常运行。图1中，虚线框内为有源滤波器，虚线框外为无源交流滤波器。有源交流滤波器(APF)作为可控电流源设计，通过测量换流母线的谐波电流，实时向母线注入反相的谐波补偿电流，与系统中的谐波电流相抵消，达到滤波的效果。
在混合式交流滤波器投入运行过程中、有源滤波器正常退出及有源滤波器检修情况下，存在无源交流滤波器单独运行的工况；此种工况下，接地开关Q1正常状态应为闭合状态；而如果原本闭合的接地开关Q1发生偷跳，则过大的工频电压将施加在避雷器上F3，导致发生热击穿避雷器损坏。因此，需要及时识别出接地开关Q1偷跳，以触发相关的保护动作。现有的开关控制保护技术中通常需要依靠断路器辅助触点来判断接地开关是否出现偷跳，可靠性不足，可能导致无法及时判断出接地开关偷跳或误判的情况，影响输电系统的安全和传输效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断、保护方法及装置，用于解决现有技术中依靠断路器辅助触点来判断接地开关是否偷跳的方式可靠性不足导致的无法及时判断出接地开关偷跳或误判的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，当同时满足如下三个条件时，判定混合式交流滤波器接地开关偷跳；
条件一：接地开关任一相由合位变为跳位；
条件二：无源交流滤波器在运行状态；
条件三：有源滤波器处于检修状态；或者有源滤波器未处于检修状态且有源滤波器处于未投入状态；
所述接地开关为将无源交流滤波器尾端接地的开关。
上述技术方案的有益效果为：通过采集无源交流滤波器首端处电流、无源交流滤波器尾端处电流和有源滤波器首端处电流作为混合式交流滤波器接地开关偷跳保护动作的判据，解决了接地开关偷跳保护依赖于断路器辅助触点导致的可靠性较低的问题，能够及时有效地检测有源滤波器检修、有源滤波器投入前及有源滤波器正常退出无源交流滤波器单独运行的工况下混合式交流滤波器接地开关偷跳故障。
进一步地，判定满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件具体方式为：无源交流滤波器尾端处任一相的相电流小于第一无流阈值，且该相电流的突变量满足突变条件。
进一步地，其特征在于，当满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件后，若在设定展宽时间内，同时满足条件二和条件三，则判定同时满足所述的三个条件。
进一步地，所述突变条件为：相电流满足|i(t)|-|i(t-2T)|＜-kIe，其中i(t)为当前时刻的相电流基波有效值，i(t-2T)为两个周期前相电流基波有效值，k为大于0的系数，Ie为无源交流滤波器的额定电流。
进一步地，判定无源交流滤波器在运行状态的条件具体为：无源交流滤波器首端的三相电流均大于有流阈值。
进一步地，判定有源滤波器处于未投入状态的条件具体为：有源滤波器首端处三相的相电流均小于第二无流阈值。
本发明还提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断装置，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令，以实现如上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法。该判断装置能够实现与上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法相同的有益效果。
本发明还提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法，当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，控制接地开关偷跳保护动作；所述判定混合式交流滤波器接地开关偷跳的方式为如上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法。该保护方法能够实现与上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法相同的有益效果。
进一步地，控制接地开关偷跳保护动作的具体方式为：当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，延时设定延时时间后跳开高压开关；所述高压开关为将无源交流滤波器首端连接至交流滤波器大组母线的开关。
本发明还提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护装置，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令，以实现如上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法。该保护装置能够实现与上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法相同的有益效果。
附图说明
图1为本发明的背景技术中混合式交流滤波器的电路原理图；
图2为本发明的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中判断接地开关偷跳的条件之间的逻辑示意图；
图3为本发明的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中判断接地开关偷跳的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例：
本实施例提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法，其特征在于，首先对混合式交流滤波器接地开关的偷跳情况进行判断，当同时满足如下三个条件时，判定混合式交流滤波器接地开关偷跳；
条件一：接地开关任一相由合位变为跳位；
条件二：无源交流滤波器在运行状态；
条件三：有源滤波器处于检修状态；或者有源滤波器未处于检修状态且有源滤波器处于未投入状态；
当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，控制接地开关偷跳保护动作；本实施例中，控制接地开关偷跳保护动作的具体方式为：当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，延时设定延时时间后跳开高压开关。
其中，参照图1，接地开关为将无源交流滤波器的尾端接地的开关Q1；高压开关为将无源交流滤波器首端连接至交流滤波器大组母线的开关Q0。判定满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件具体方式为：无源交流滤波器尾端处任一相的相电流小于第一无流阈值，且该相电流的突变量满足突变条件；该突变条件为：相电流满足|i(t)|-|i(t-2T)|＜-kIe，其中i(t)为当前时刻的相电流基波有效值，i(t-2T)为两个周期前相电流基波有效值，k为大于0的系数，Ie为无源交流滤波器的额定电流；在其他实施例中，也可以取其他周期前的相电流基波有效值，能够保证及时发现相电流的突变状况即可；k为大于0的系数，Ie为无源交流滤波器的额定电流。本实施例中，无源交流滤波器尾端处的三相电流通过测量图1中无源交流滤波器尾端处设置的电流互感器T4的三相电流对应得到，且第一无流阈值取0.04In，In为无源交流滤波器尾端处设置的电流互感器T4的额定电流，一般为定值，In表示电流互感器的二次额定值，对于同一个混合交流滤波器的系统内所有电流互感器的二次额定值是一致的，因此本实施例中的电流互感器的额定电流均用In表示；在其他实施例中，第一无流阈值也可以取其他值，只要能够反映相电流的无流状态即可。
判定无源交流滤波器在运行状态的条件具体为：无源交流滤波器首端的三相电流均大于有流阈值。本实施例中，有流阈值取0.5Ie，因此该条件可转化为公式：Iha>0.5Ie且Ihb>0.5Ie且Ihc>0.5Ie；其中，Iha、Ihb、Ihc分别为无源交流滤波器首端处的电流互感器T0的A、B、C三相电流基波有效值，Ie为无源交流滤波器额定电流。
本实施例中，通过引入有源滤波器APF检修硬压板来判断有源滤波器是否处于检修状态。在进行检修时，投入该检修硬压板(将该硬压板设为开入状态)，因此在判断有源滤波器是否处于检修状态时，通过该检修硬压板对应的开入量信号即可直接获取有源滤波器是否处于检修状态的信息。
判定有源滤波器处于未投入状态的条件具体为：有源滤波器首端处三相的相电流均小于第二无流阈值。本实施例中，有源滤波器首端处的三相电流通过测量图1中有源滤波器首端处设置的电流互感器T5的三相电流对应得到，且第二无流阈值取0.04In，In为有源滤波器首端设置的电流互感器T5的额定电流，一般为定值；在其他实施例中，第二无流阈值也可以取其他值，只要能够反映相电流的无流状态即可。
参照图2，本实施例中，当满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件后，若在设定展宽时间内，同时满足条件二和条件三，则判定同时满足上述的三个条件。也即先进行条件一的逻辑判断，并将判断出的逻辑结果保留一段时间(即展宽时间T1)，这段时间进行条件二和条件三的逻辑判断；若三个条件对应的逻辑判断结果均为满足，则输出最终逻辑判断结果：判定同时满足上述的三个条件；该逻辑判断结果输出后，进行设定延时时间T2的延时，再控制跳开高压开关Q0；在延时时间T2内，持续进行是否同时满足上述的三个条件的判断，只有在延时时间内一直满足上述的三个条件的判断，才控制保护动作，即跳开高压开关Q0，由此能够避免电流电压正常波动导致的对接地开关偷跳的误判。图2中，“&”对应的方框表示逻辑与门；“≥”对应的方框表示逻辑或门；T1对应的方框表示展宽元件，展宽时间即为T1；T2对应的方框表示延时元件，延时时间即为T2。
其中，由于无源交流滤波器尾端CT断线情况下，电流特征也满足上述三个条件，此种故障通过无源交流滤波器差动保护动作跳开高压开关Q0，因此本实施例中，延时T2按躲过差动保护动作时间和高压开关Q0分断时间之和整定；延时过程中继续并持续判定延时时间内是否满足所述的三个条件。由于在判断过程中，只有突变条件持续时间短，因此需要针对包含突变的条件(即条件一)相应地设置展宽时间T1；展宽时间T1应整定大于设定延时时间T2，保证三个条件(尤其是条件一)均能同时满足且持续时间超过延时定值T2；本实施例中的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法的整体流程如图3所示。
混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护装置实施例：
本实施例提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护装置，包括处理器；该处理器用于执行程序指令，以实现如上述混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中的保护方法。由于该保护方法的具体原理及过程已经在上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。
混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法实施例：
本实施例提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，用于判定混合式交流滤波器接地开关偷跳；当同时满足如下三个条件时，判定混合式交流滤波器接地开关发生偷跳：
条件一：接地开关任一相由合位变为跳位；
条件二：无源交流滤波器在运行状态；
条件三：有源滤波器处于检修状态；或者有源滤波器未处于检修状态且有源滤波器处于未投入状态；
其中，参照图1，接地开关为将无源交流滤波器尾端接地的开关Q1；高压开关为将无源交流滤波器首端连接至交流滤波器大组母线的开关Q0。由于该判断方法的具体原理及过程已经在上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。
混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断装置实施例：
本实施例提供了一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断装置，包括处理器；该处理器用于执行程序指令，以实现如上述混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法实施例中的判断方法。由于该判断方法的具体原理及过程已经在上述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。
本发明具有以下特点：通过采集无源交流滤波器首端处电流、无源交流滤波器尾端处电流和有源滤波器首端处电流作为混合式交流滤波器接地开关偷跳保护动作的判据，解决了接地开关偷跳保护依赖于断路器辅助触点导致的可靠性较低的问题，能够及时有效地检测有源滤波器检修、有源滤波器投入前及有源滤波器正常退出无源交流滤波器单独运行的工况下混合式交流滤波器接地开关偷跳故障，判断出接地开关偷跳故障后，跳开高压开关，避免避雷器承受高于设计电压的电压导致的避雷器击穿事故，从而保证高压及特高压直流输电系统安全稳定运行。
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)

1.一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，当同时满足如下三个条件时，判定混合式交流滤波器接地开关偷跳；
条件一：接地开关任一相由合位变为跳位；
条件二：无源交流滤波器在运行状态；
条件三：有源滤波器处于检修状态；或者有源滤波器未处于检修状态且有源滤波器处于未投入状态；
所述接地开关为将无源交流滤波器接地的开关。
2.根据权利要求1所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，判定满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件具体方式为：无源交流滤波器尾端处任一相的相电流小于第一无流阈值，且该相电流的突变量满足突变条件。
3.根据权利要求1或2所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，当满足接地开关任一相由合位变为跳位的条件后，若在设定展宽时间内，同时满足条件二和条件三，则判定同时满足所述的三个条件。
4.根据权利要求2所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，所述突变条件为：相电流满足|i(t)|-|i(t-2T)|＜-kIe，其中i(t)为当前时刻的相电流基波有效值，i(t-2T)为两个周期前相电流基波有效值，k为大于0的系数，Ie为无源交流滤波器的额定电流。
5.根据权利要求1或2所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，判定无源交流滤波器在运行状态的条件具体为：无源交流滤波器首端的三相电流均大于有流阈值。
6.根据权利要求1或2所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法，其特征在于，判定有源滤波器处于未投入状态的条件具体为：有源滤波器首端处三相的相电流均小于第二无流阈值。
7.一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令，以实现如权利要求1-6任一项所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法。
8.一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法，其特征在于，当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，控制接地开关偷跳保护动作；所述判定混合式交流滤波器接地开关偷跳的方式为如权利要求1-6任一项所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的判断方法。
9.根据权利要求8所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法，其特征在于，控制接地开关偷跳保护动作的具体方式为：当判定混合式交流滤波器接地开关偷跳时，延时设定延时时间后跳开高压开关；所述高压开关为将无源交流滤波器首端连接至交流滤波器大组母线的开关。
10.一种混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令，以实现如权利要求8或9所述的混合式交流滤波器接地开关偷跳的保护方法。
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