一種分段式閥組直流差動保護方法
【專利摘要】本發明是一種分段式閥組直流差動保護方法，包括以下步驟：1）確定保護分段及分段定值，以及延時；2）確定保護各段的制動斜率特性；3）采取各段非積分特性；4）建立電磁暫態模型；5）根據不同故障方式，驗證保護性能滿足要求。本發明對于原有的閥組差動保護的保護范圍內故障，仍能正確動作，無拒動情況。解決了原有閥組差動保護在金屬回線逆變側發生故障時的誤動行為。
【專利說明】一種分段式閥組直流差動保護方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種分段式閥組直流差動保護方法，屬于分段式閥組直流差動保護方法的改造技術。
【背景技術】
[0002]電力系統直流工程領域為保障設備安全運行，在直流系統故障情況下，通過繼電保護等措施，可快速隔離故障。其中直流閥組是運行中的關鍵設備，通常采用過流保護、差動保護、諧波分量、直流低電壓等繼電保護方法加以解決。
[0003]其中閥組差動保護在工程中廣泛使用，但在實際運行過程中，由于現場運行工況復雜，系統邊界條件隨直流輸送功率大小、交流系統阻抗容量大小、直流控制響應特性，以及直流系統配置方式有關，因此出現過多次閥組差動保護誤動的情況，造成直流閉鎖，損失系統電量,并危及系統穩定安全。
[0004]原閥組差動保護原理:采用一段式差流保護，即直流閥組直流高壓出線電流與直流閥組中性母線側出線電流的差值，當差值大于某給定值時，認為本直流極故障，保護延時出口，停止閥的觸發脈沖，緊急閉鎖該故障極，斷開閥組與直流線路和接地極的物理聯系，跳開交流側開關。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種分段式閥組直流差動保護方法。本發明對于原有的閥組差動保護的保護范圍內故障，仍能正確動作，無拒動情況。解決了原有閥組差動保護在金屬回線逆變側發生故障時的誤動行為。
[0006]本發明的技術方案是:本發明分段式閥組直流差動保護方法，包括有如下步驟:
1)確定保護分段及分段定值，以及延時；
2)確定保護各段的制動斜率特性；
3)采取各段非積分特性；
4)建立電磁暫態模型；
5)根據不同故障方式，驗證保護性能滿足要求。
[0007]上述步驟I)確定采用三段式保護邏輯，分別為保護I段、保護II段、保護III段，其中保護I段為告警段，保護II段為速動段，保護III段為靈敏段。
[0008]上述保護I段的定值為0.03p.u.，延時為0_4s。
[0009]上述保護II段的定值為0.15-0.4p.u.，延時為5ms。
[0010]上述保護III段的定值為0.05p.u.，延時為100-200ms。
[0011]上述保護II段、保護III段使用制動特性，斜率取0.15-0.2。
[0012]上述保護I段、保護II段、保護III段均采用非積分特性。
[0013]上述步驟5)故障點選取分別為直流換流變壓器二次及直流閥組對地和出線處對地故障點。[0014]上述步驟5)通過電磁暫態仿真，針對典型的直流輸電工程模型相關故障點仿真驗證，確定本發明中的保護定值滿足性能要求。
[0015]本發明由于采用的結構，與現有技術相比，本發明的有益效果是:
I)對于原有的閥組差動保護的保護范圍內故障，仍能正確動作，無拒動情況。
[0016]2)對于金屬性接地故障，本保護均能正確不動作，沒有誤動情況。
[0017]3)對于F4、F5、F7點發生故障時，由于差流有返回的情況，告警段不會動作；而保護III段，其動作時間均不滿足要求，保護不動作。
[0018]4)解決了原有閥組差動保護在金屬回線逆變側發生故障時的誤動行為。
[0019]本發明是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的分段式閥組直流差動保護方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例的直流系統雙極運行的框架圖；
圖2為本發明實施例的直流系統單極大地接線方式的框架圖；
圖3為本發明實施例的直流系統單極金屬接線方式的框架圖；
圖4為本發明實施例±500kV直流工程中電磁暫態仿真下的故障點的示意圖；
圖5為本發明實施例±800kV直流工程中電磁暫態仿真下的故障點的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例:
本發明的結構示意圖如圖1、2、3所示，本發明分段式閥組直流差動保護方法，包括有如下步驟:
1)確定保護分段及分段定值，以及延時；
2)確定保護各段的制動斜率特性；
3)采取各段非積分特性；
4)建立電磁暫態模型，執行EMTDC電磁暫態仿真，觀察測量信號曲線，驗證定值選取是
否合理。
[0022]5)根據不同故障方式，驗證保護性能滿足要求。
[0023]上述步驟I)確定采用三段式保護邏輯，分別為保護I段、保護II段、保護III段，其中保護I段為告警段，保護II段為速動段，保護III段為靈敏段。
[0024]上述保護I段的定值為0.03p.u.，延時為0_4s。
[0025]上述保護II段的定值為0.15-0.4p.u.，延時為5ms。
[0026]上述保護III段的定值為0.05p.u.，延時為100_200ms。
[0027]上述保護II段、保護III段使用制動特性，斜率取0.15-0.2。
[0028]上述保護I段、保護II段、保護III段均采用非積分特性。
[0029]上述步驟5)故障點選取分別為直流換流變壓器二次及直流閥組對地和出線處對地故障點。
[0030]上述步驟5)通過電磁暫態仿真，針對典型的直流輸電工程模型相關故障點仿真驗證，確定本發明中的保護定值滿足性能要求。
[0031]以下結合附圖對本發明的實施例進一步描述:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0032]本實施例中，圖4為±500kV直流閥組結構故障點選取的示意圖，本差動保護差流分別對應圖中的IdCH和IdCN的差值。故障點選取分別為直流換流變壓器二次及直流閥組對地和出線處對地故障點4、5、7、9、13。
[0033]圖5為±800kV直流閥組結構故障點選取的示意圖，本差動保護差流分別對應圖中的IdH和IdN的差值。故障點選取分別為直流換流變壓器二次及直流閥組對地和出線處對地故障點 4H、4L、5H、5L、7H、7L、9、13。
[0034]以圖2為例，在電磁暫態模型中，
1)搭建針對圖1的系統框架，并對仿真系統詳細建模，滿足系統的參數要求；
2)選取直流閥組高低壓母線出口電流作為主要觀測量，如圖4中的閥組高壓側和中性母線側電流；
3)對不同故障點采用可調整故障阻抗和持續時間的模型；
4)直流控制方式采用定功率控制，且可以調整；
5)直流接線方式可采用雙極、單極大地、單極金屬方式；
6)對圖4中的模型進行仿真計算，仿真步長50微秒，仿真時間根據系統規模，通常在5-10秒，保證系統進入穩態；
7)系統進入穩態后，觸發不同故障點故障，觀察閥組差動保護動作情況；
8)記錄保護動作前后的直流觀測電流值，以及保護動作波形。
[0035]本發明的整定原則是:1)在上圖中的故障點故障，本保護應該正確動作；2)上圖中，1、13故障點發生故障時，本保護不應發生誤動；3)保護的性能滿足要求。
[0036]本發明的特點是:
I)對于原有的閥組差動保護的保護范圍內故障，仍能正確動作，無拒動情況。
[0037]2)對于1、16金屬性接地故障，本保護均能正確不動作，沒有誤動情況。
[0038]3)對于F4、F5、F7點發生故障時，由于差流有返回的情況，告警段不會動作；而保護III段，其動作時間均不滿足要求，保護不動作。
[0039]4)解決了原有閥組差動保護在金屬回線逆變側F9發生故障時的誤動行為。
【權利要求】
1.一種分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于包括有如下步驟: 1)確定保護分段及分段定值，以及延時； 2)確定保護各段的制動斜率特性； 3)采取各段非積分特性； 4)建立電磁暫態模型； 5)根據不同故障方式，驗證保護性能滿足要求。
2.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述步驟I)確定采用三段式保護邏輯，分別為保護I段、保護II段、保護III段，其中保護I段為告警段，保護II段為速動段，保護III段為靈敏段。
3.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述保護I段的定值為0.03p.u.，延時為0_4s。
4.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述保護II段的定值為0.15-0.4p.u.，延時為5msο
5.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述保護III段的定值為0.05p.u.，延時為100-200ms。
6.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述保護II段、保護III段使用制動特性，斜率取0.15-0.2。
7.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述保護I段、保護II段、保護III段均采用非積分特性。
8.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述步驟5)故障點選取分別為直流換流變壓器二次及直流閥組對地和出線處對地故障點。
9.根據權利要求1所述的分段式閥組直流差動保護方法，其特征在于上述步驟5)通過電磁暫態仿真，針對典型的直流輸電工程模型相關故障點仿真驗證，確定本發明中的保護定值滿足性能要求。
【文檔編號】H02H7/26GK103532112SQ201310434564
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】李明, 楊煜, 李婧靚, 鄧晶 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司