基于電壓—能量特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng)整定方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于電壓—能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng)整定方法，本發(fā)明在啟動該保護(hù)之前應(yīng)該設(shè)定好最后斷路器保護(hù)邏輯的參考值，在最后斷路器跳閘后啟動如下判斷流程：第一步：首先判斷電壓或者電流值是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第二步，如果沒有超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖；第二步：計算避雷器的能耗；第三步：判斷避雷器能耗是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第四步，如果沒有超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖；第四步：判斷過電壓變化率是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則立即對直流進(jìn)行閉鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖。本發(fā)明能夠使最后斷路器保護(hù)對故障進(jìn)行正確的、快速地響應(yīng)動作，提高了特高壓直流輸電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。
【專利說明】基于電壓一能量特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng)整定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到高壓直流系統(tǒng)最后斷路器保護(hù)整定技術(shù)，特別是如何根據(jù)故障嚴(yán)重 程度自動調(diào)整動作時間的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓直流系統(tǒng)中，當(dāng)逆變側(cè)失去交流電源后，由于換流母線上連接的大量的無功 補(bǔ)償設(shè)備不能迅速切除，如果直流系統(tǒng)未能及時地閉鎖，直流系統(tǒng)將會繼續(xù)向其充電，從而 引起嚴(yán)重的暫時過電壓，對閥、避雷器、換流母線的安全造成影響，因此為了防止這種情況 的發(fā)生，在逆變站中通常安裝了最后斷路器保護(hù)，以確保在發(fā)生上述情況時能迅速地將閥 閉鎖，確保直流系統(tǒng)的安全。
[0003] 特高壓直流系統(tǒng)的最后斷路器保護(hù)目前采用的基于避雷器能耗的整定方法，它通 過計算避雷器能耗并與參考值相比較，確定是否出現(xiàn)交流系統(tǒng)甩負(fù)荷，從而確定是否閉鎖 直流。存在的缺陷是不能對故障的嚴(yán)重程度實現(xiàn)自適應(yīng)動作，有一定概率誤閉鎖直流系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使最后斷路器保護(hù)對故障進(jìn)行正確的、快速地響 應(yīng)動作，提高了特高壓直流輸電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的 最后斷路器保護(hù)自適應(yīng)整定方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù) 自適應(yīng)整定方法，在啟動該保護(hù)之前應(yīng)該設(shè)定好最后斷路器保護(hù)邏輯的參考值，在最后斷 路器跳閘后啟動如下判斷流程：
[0006] 第一步：首先判斷電壓或者電流值是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第二 步，如果沒有超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖；
[0007] 第二步：計算避雷器的能耗；
[0008] 第三步：判斷避雷器能耗是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第四步，如果 沒有超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖；
[0009] 第四步：判斷過電壓變化率是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則立即對直流進(jìn)行 閉鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖。
[0010] 上述整定方法應(yīng)用于特高壓直流輸電系統(tǒng)中，特高壓直流輸電線路通過逆變器連 接到逆變側(cè)的交流系統(tǒng)，其中，逆變側(cè)的交流系統(tǒng)由不同參數(shù)的輸電線路組成。
[0011] 上述最后斷路器保護(hù)采集該交流系統(tǒng)的交流母線進(jìn)線電壓U和安裝在交流母線 進(jìn)線上的避雷器泄露電流I兩個量進(jìn)行保護(hù)計算，分別與電壓動作值Uset與電流動作值 Iset進(jìn)行大小比較，比較結(jié)束后決定是否進(jìn)行避雷器能耗計算，若進(jìn)行計算則將計算的結(jié) 果ET與避雷器能耗的門檻值Eset進(jìn)行大小比較，同時，測量交流母線進(jìn)線電壓U的電壓變 /jfj 化率與電壓變化率的門檻值i進(jìn)行大小比較，當(dāng)前者小于后者時通過一個延時模塊完成 at 時長為Td的延時功能，最后啟動直流系統(tǒng)閉鎖。
[0012] 上述避雷器能耗計算模塊中，避雷器能耗的計算公式如下：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng)整定方法，其特征在于 在啟動該保護(hù)之前應(yīng)該設(shè)定好最后斷路器保護(hù)邏輯的參考值，在最后斷路器跳閘后啟動如 下判斷流程： 第一步：首先判斷電壓或者電流值是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第二步， 如果沒有超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖； 第二步：計算避雷器的能耗； 第三步：判斷避雷器能耗是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則進(jìn)行第四步，如果沒有 超過，則不對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖； 第四步：判斷過電壓變化率是否超過設(shè)定的動作值，如果超過，則立即對直流進(jìn)行閉 鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng) 整定方法，其特征在于上述整定方法應(yīng)用于特高壓直流輸電系統(tǒng)中，特高壓直流輸電線路 通過逆變器連接到逆變側(cè)的交流系統(tǒng)，其中，逆變側(cè)的交流系統(tǒng)由不同參數(shù)的輸電線路組 成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng) 整定方法，其特征在于上述最后斷路器保護(hù)采集該交流系統(tǒng)的交流母線進(jìn)線電壓U和安裝 在交流母線進(jìn)線上的避雷器泄露電流I兩個量進(jìn)行保護(hù)計算，分別與電壓動作值Uset與電 流動作值Iset進(jìn)行大小比較，比較結(jié)束后決定是否進(jìn)行避雷器能耗計算，若進(jìn)行計算則將 計算的結(jié)果ET與避雷器能耗的門檻值Eset進(jìn)行大小比較，同時，測量交流母線進(jìn)線電壓 U的電壓變化率與電壓變化率的門檻值進(jìn)行大小比較，當(dāng)前者小于后者時通過一個延時 m 模塊完成時長為Td的延時功能，最后啟動直流系統(tǒng)閉鎖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng) 整定方法，其特征在于上述避雷器能耗計算模塊中，避雷器能耗的計算公式如下：
1) 公式（1)的左邊的匕表示檢測到電壓電流超過限定值的時刻至當(dāng)前 時刻T避雷器能耗的積分結(jié)果，單位為MJ ; 2) 公式（1)的右邊AT表示積分計算的時間步長，單位為ms ;l|t = iDAT表示從檢測到 電壓電流超過限定值后每一個積分時間點高端換流變進(jìn)線區(qū)域的電流互感器電流值，既高 端換流變進(jìn)線區(qū)域避雷器三相電流值，單位為A ;U_st表示電壓常數(shù)（每個變電站不同，根 據(jù)變電站實際情況進(jìn)行設(shè)定），單位為MV ;分母中的109是進(jìn)行單位換算所需。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng) 整定方法，其特征在于上述判斷過電壓變化率的模塊中，過電壓變化率參考值設(shè)定的參考 依據(jù)是直流線路的傳輸功率，公式如下：
1) 公式（2)的左邊表示交流側(cè)母線電壓變化率； 2) 公式（2)的右邊第一項kP中k為交流側(cè)母線電壓變化率與直流輸送功率的映射關(guān) 系系數(shù)，P表示直流輸送功率（標(biāo)么值），右邊第二項C為常數(shù)項，通過大量仿真試驗設(shè)定k 為 23. 76, C 為 25. 87， 根據(jù)公式（2)對過電壓變化率的參考值進(jìn)行設(shè)定，同時根據(jù)過電壓變化率與直流輸送 功率的映射關(guān)系可知，當(dāng)直流線路輸送功率很大，失去全部交流線路時，交流側(cè)母線電壓變 化很大；當(dāng)直流線路輸送功率較小，失去全部交流線路時，交流側(cè)母線電壓變化也較小，由 此來確定最后斷路器保護(hù)的動作延時時間，實現(xiàn)對故障的自適應(yīng)動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于電壓一能量當(dāng)量反比特性的最后斷路器保護(hù)自適應(yīng) 整定方法，其特征在于上述設(shè)定好最后斷路器保護(hù)邏輯的參考值，包括電壓動作值Uset = 460kV、電流動作值Iset = 20A、避雷器能耗的門檻值Eset = 3. 1MJ、電壓變化率的門檻值 du I 及延時 Td = 100ms。
【文檔編號】H01H71/74GK104282509SQ201410520973
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李明, 黎小林, 李巖, 黃瑩, 劉濤, 田凌, 尋斌斌, 李婧靚 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司