專利名稱：高壓直流輸電系統50Hz和100Hz保護整定方法
技術領域：
本發明是一種高壓直流輸電系統50Hz和100Hz保護整定方法，屬 于高壓直流輸電系統50Hz和lOOHz保護整定方法的創新技術。
背景技術：
高壓直流輸電技術對電網運行及發展具有重大意義，50Hz和 100Hz保護是高壓直輸電系統的兩種保護，其保護功能是在換流器觸 發脈沖故障、換流閥故障、換相失敗故障和單相故障時保護換流閥。 現有國內外高壓直流輸電工程中50Hz和100Hz保護的整定方法如下1) 計算直流線路或極中性母線中50Hz和100Hz分量含量；2) 定值考慮因素交直流系統背景諧波，換流器觸發異常所產 生的50Hz和100Hz分量，直流系統防止電流斷續的最小電流要求， 換流閥承受應力的能力，直流系統輸送功率水平，直流線路諧波阻抗 特性；3) 延時考慮因素控制系統冗佘系統切換時間，與其它保護的 配合，交流系統故障最長清除時間；4) 延時方法采用定時限或者反時限；5) 保護動作分為兩段，第一段降功率或報警，第二段閉鎖直 流系統、跳交流斷路器。
現有高壓直流輸電工程中50Hz和100Hz保護整定方法存在如下 缺點1) 50Hz保護和100Hz的整定原則主要考慮了換流閥的承受能力，沒有考慮其它設備的過應力能力；2) 50Hz保護和100Hz保護的整定原則沒有明確的區別，有些高 壓直流工程的50Hz保護和100Hz保護釆用了相同動作特性和延時。3) 交流系統故障最長清除時間一般為600ms，最長的也不超過 1500ms。因此，在交流系統發生不對稱故障，快速保護拒動或者斷路 器失靈時，故障切除時間較長，可能導致交直流并聯運行系統中多回 直流100Hz保護動作并閉鎖，對電網安全產生災難性影響。因此，現有100Hz保護整定方法沒有充分考慮交直流并聯運行系 統的特點，不能充分利用高壓直流輸電系統主設備的過應力能力以增 強電網在交流系統故障時的穩定性。
發明內容
本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種將其主要作為閥故 障的后備保護，定值與閥設備承受能力配合的高壓直流輸電系統5OHz 保護整定方法。本發明的另一目的在于考慮上述問題而提供一種在保證主設備 安全的前提下，能夠根據高壓直流輸電系統主設備過應力承受能力決 定保護動作定值和時間的高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法。本發明高壓直流輸電系統5 OHz保護整定方法，包括有如下過程1) 50Hz保護輸入量經過低通濾波器濾波后得到50Hz分量；2) 上述50Hz分量與比較器中的定值比較，如果大于定值，經 過延時時間Tl啟動降電流段，延時時間Tl與極控和閥控冗余切換時間配合；到達延時時間T2，啟動直流閉鎖順序，延時時間T2與換流 閩的過應力能力配合，并與其它換流閥保護配合。上述過程1)中50Hz保護輸入量是直流線路電流，或換流閥高 壓側電流，或換流闊低壓側電流。本發明高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法，包括有如下過程1) 100Hz保護輸入量經過低通濾波器濾波后得到lOQHz分量；2) 上述100Hz分量與比較器中的定值比較，如果大于定值，經 過延時T后才啟動直流閉鎖順序，延時T與交流系統故障時直流輸電 系統中承受應力最大的部件和交流系統相當定值配合。上述過程2)中確定交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最 大的部件及確定延時時間T的方法包括如下步驟1) 建立包含主設備詳細模型的高壓直流輸電系統仿真系統；2) 通過理論分析和仿真系統的計算，找到交流系統故障時直流 輸電系統中承受應力最大的部件；3) 確定引起高壓直流輸電系統主設備應力最大的最嚴酷的工況；4) 對最嚴酷工況下最薄弱部件承受的應力進行驗算；5) 根據驗算的結果和交流系統相關定值確定100Hz保護的動作 行為和延時時間T。上述交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最大的部件是3 次交流濾波器的阻尼電阻器。上述過程l)中100Hz保護輸入量是直流線路電流，或換流閥高
壓側電流，或換流閥低壓側電流。本發明由于采用將50Hz和100Hz保護分開整定，50Hz保護主要 作為閥故障的后備保護，定值與閥設備承受能力配合；100Hz保護主 要作為交流系統后備保護，定值與交流系統的有關定值和直流主設備 過應力能力配合的方法，因此，其不僅實現閥故障的后備保護，并且 在保證主設備安全的前提下，能夠根據高壓直流輸電系統主設備過應 力承受能力決定10OHz保護動作定值和時間，從而在交流系統不對稱 故障持續時間較長時，避免交電網中多回直流同時降功率或者閉鎖， 以克服現有技術中的不足之處。本發明可以應用交直流并聯運行和直 流多落點的電力系統，具有良好的應用前景。
圖l為本發明實施例中50Hz保護整定方法的原理示意圖。圖2為實施例中高壓直流輸電工程中交流濾波電阻器容熱量與 交流不對稱故障持續時間的關系。圖3為本發明實施例中100Hz保護整定方法的原理示意圖。
具體實施例方式實施例本發明高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法的原理圖如圖l所示，包括有如下過程1) 50Hz保護輸入量經過低通濾波器1濾波后得到50Hz分量， 50Hz保護輸入量是直流線路電流IdL，或換流閥高壓側電流IdH，或 換流閥低壓側電流IdN。2) 上述50Hz分量與比較器2中的定值比較，如果大于定值， 經過延時時間Tl啟動降電流段，延時時間Tl與極控和閥控冗余切換時間配合；到達延時時間T2，啟動直流閉鎖順序，延時時間T2與換 流閥的過應力能力配合，并與其它換流閥保護配合。本實施例中，上述過程2)中啟動降電流段為降至額定電流的 30%。上述過程2)中極控和閬控冗余切換時間為150ms 300ms。上 述過程2)中延時時間Tl為150ms ~ 300ms , T2為650ms ~ 1000ms。本發明高壓直流輸電系統5OHz保護整定方法的原理圖如圖3所示，包括有如下過程1) 100Hz保護輸入量經過低通濾波器1濾波后得到100Hz分量； 100Hz保護輸入量是直流線路電流IdL,或換流閩高壓側電流IdH, 或換流閥低壓側電流IdN。2) 上述100Hz分量與比較器2中的定值比較，如果大于定值， 經過延時T后才啟動直流閉鎖順序，延時T與交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最大的部件的耐受能力和交流系統相應定值相配 合，延時時間T 一般為700ms~ 3000ms。上述過程2)中確定交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最 大的部件及確定延時時間T的方法包括如下步驟1) 建立包含主設備詳細模型的高壓直流輸電系統仿真系統；2) 通過理論分析和仿真系統的計算，找到交流系統故障時直流 輸電系統中承受應力最大的部件；3) 確定引起高壓直流輸電系統主設備應力最大的最嚴酷的工況；4) 對最嚴酷工況下最薄弱部件承受的應力進行驗算；5) 根據驗算的結果和交流系統相關定值確定100Hz保護的動作 行為和延時時間T。
本實施例中，經過理論分析和仿真計算，發現3次交流濾波器 的阻尼電阻器承受的應力最大，在換流變壓器進線端發生單相接地短路故障時電阻器的發熱最厲害，并確定延時時間T為3000ms。利用仿真系統計算交流濾波電阻器容熱量與交流不對稱故障持續時間的 關系如圖2所示。上述過程2)中100Hz分量與定值比較，100Hz分 量大于定值，經過延時3000ms后才啟動直流閉鎖順序，與3次交流 濾波器的阻尼電阻器和交流系統相當定值配合。
權利要求
1、一種高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法，其特征在于包括有如下過程1)50Hz保護輸入量經過低通濾波器(1)濾波后得到50Hz分量；2)上述50Hz分量與比較器(2)中的定值比較，如果大于定值，經過延時時間T1啟動降電流段，延時時間T1與極控和閥控冗余切換時間配合；到達延時時間T2，啟動直流閉鎖順序，延時時間T2與換流閥的過應力能力配合，并與其它換流閥保護配合。
2、 根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法，其特征 在于上述過程2)中啟動降電流段為降至額定電流的30%~70%。
3、 根據權利要求l所述的高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法，其特征 在于上述過程2)中極控和閥控冗余切換時間為150ms 300ms。
4、 根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法，其特征 在于上述過程2)中延時時間Tl為150ms 300ms， T2為650ms ~ 1 OOOms， T2由閩的過應力能力決定。
5、 根據權利要求1所述的高壓直流輸電系統50Hz保護整定方法，其特征 在于上述過程l)中50Hz保護輸入量是直流線路電流(IdL)，或換流閥高壓側 電流(適),或換流閥低壓側電流(IdN)。
6、 一種高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法，其特征在于包括有如下過程1) 100Hz保護輸入量經過低通濾波器(1)濾波后得到lOOHz分量；2) 上述100Hz分量與比較器(2)中的定值比較，如果大于定值，經過延時T后才啟動直流閉鎖順序，延時T與交流系統故障時直流輸電系統中承受應 力最大的部件和交流系統相應定值配合。
7、 根據權利要求6所述的高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法，其特 征在于上述過程2)中確定交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最大的部 件及確定延時時間T的方法包括如下步驟1) 建立包含主設備詳細模型的高壓直流輸電系統仿真系統；2) 通過理論分析和仿真系統的計算，找到交流系統故障時直流輸電系統 中承受應力最大的部件；3) 確定引起高壓直流輸電系統主設備應力最大、最嚴酷的工況；4) 對最嚴酷工況下最薄弱部件承受的應力進行驗算；5) 根據驗算的結果和交流系統保護相關定值確定100Hz保護的動作行為 和延時時間T。
8、 根據權利要求7所述的高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法，其特 征在于上述交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最大的部件是3次交流濾 波器的阻尼電阻器。
9 、根據權利要求8所述的高壓直流輸電系統5OHz和10OHz保護整定方法， 其特征在于上述過程2 )中延時時間T為700ms ~ 3000ms。
10、根據權利要求6所述的高壓直流輸電系統100Hz保護整定方法，其特 征在于上述過程l)中100Hz保護輸入量是直流線路電流(IdL),或換流閥高 壓側電流(IdH)，或換流閥低壓側電流(IdN)。
全文摘要
本發明是一種高壓直流輸電系統50Hz和100Hz保護整定方法。50Hz保護整定方法包括有如下過程1)50Hz保護輸入量或100Hz保護輸入量經過低通濾波器(1)濾波后得到50Hz分量或100Hz保護輸入量；2)上述50Hz分量或100Hz保護輸入量與比較器(2)中的定值比較，50Hz保護整定方法中，如果大于定值，經過延時時間T1啟動降電流段，延時時間T1與極控和閥控冗余切換時間配合；到達延時時間T2，啟動直流閉鎖順序，延時時間T2與換流閥的過應力能力配合，并與其它換流閥保護配合。100Hz保護整定方法中，上述100Hz分量與比較器(2)中的定值比較，如果大于定值，經過延時T后才啟動直流閉鎖順序，延時T與交流系統故障時直流輸電系統中承受應力最大的部件和交流系統相應定值配合。本發明不僅實現換流閥故障和交流系統故障的后備保護，并且在保證主設備安全的前提下，避免交直混合電網中多回直流同時降功率或者閉鎖引起的系統失穩問題。
文檔編號H02H3/26GK101127439SQ20071002927
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月20日 優先權日2007年7月20日
發明者闖 傅, 珂 方, 陳建福, 宏 饒, 黎小林 申請人:南方電網技術研究中心