逆变侧换流变压器网侧接地故障对差动保护影响分析

特高压直流输电系统逆变侧换流变网侧单相接地故障后,网侧电压跌落可能会引发直流系统换相失败,有直流分量流入换流变压器绕组,使变压器铁芯磁通发生偏移,引起换流变饱和,产生故障性涌流,进而影响其安全稳定运行。针对逆变侧换流变网侧单相接地故障产生的故障性涌流问题,通过开关函数理论讨论了换流阀正常换相以及换相失败两种情况下网侧故障电流特征,分析了逆变侧网侧单相接地故障后换流变磁通的变化情况。在此基础上,研究了电流互感器饱和对换流变差动保护的影响。结果表明,换流变网侧区内故障情况下,网侧电流互感器饱和,使得换流变差动电流二次谐波含量超过门槛值,导致差动保护误闭锁。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了分析的正确性。     

逆变侧换流变压器故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

针对特高压直流系统逆变侧阀侧接地故障可能引发换流变压器故障性涌流的问题,讨论故障位于不同电压等级换流桥以及不同时刻下阀桥通断情况的差异,分析换相失败后阀侧故障电流特征,阐述逆变侧故障性涌流产生机理及其特征。在此基础上,分析计及故障性涌流影响的换流变差动保护动作特性。研究结果表明,故障性涌流可能导致换流变区外转区内故障时差动保护误闭锁,针对该问题,根据故障时阀侧电流直流分量发生极性反转的特点,提出一种新的防止差动保护误闭锁的解决方案。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了理论分析的正确性。     

交直流混联系统对变压器保护性能的影响及解决措施

在交直流混联系统中,直流偏磁和换相失败都会对变压器差动保护产生不利影响.以西北电网交直流混联系统为分析对象,分别研究了变压器差动保护在这2种情况下的运行性能.仿真数据表明:直流偏磁严重的变压器发生区内弱故障时,差动电流中的2次谐波将会引起变压器差动保护拒动;直流系统换相失败时,交流系统电流可以看成一个谐波源,此时发生内部故障时,变压器差动保护也会由于差动电流中2次谐波的存在而使保护拒动.为了解决这些问题,文中采用了基于故障分量综合阻抗的保护方案.理论分析和仿真验证都表明新方案在变压器直流偏磁或换相失败时仍然具有很高的灵敏度和可靠性.     

交直流互联系统对换流变压器差动保护的影响分析及对策

换相失败会对变压器的保护性能产生影响。首先,基于叠加开关函数法分析了换相失败导致变压器饱和的机理。然后,重点研究了变压器差动保护在换相失败期间的动作性能。研究结果表明,变压器发生外部故障时差动保护一般不会误动,但变压器发生内部故障时则可能拒动。现有的基于二次谐波制动方案的差动保护并不能较好地适应交直流互联系统。为此,提出了带有新逻辑的综合制动方案。该方案能够保证换流变压器在内部故障时差动保护可靠动作,同时在外部故障时将差动保护可靠闭锁。最后,由PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性和有效性。     

后续换相失败引发的换流变零序差动保护误动场景分析及策略

发生后续换相失败后直流接地极入地电流经地网耦合与大直流共同入侵换流变压器中性线,分析了该工况下换流变压器中性线零序电流的特征及其对换流变中性线零序电流互感器传变特性的影响,并探讨了该工况下换流变零序差动保护的误动风险.利用细化的快速傅里叶变换对零序差动电流的幅频特征进行细分,将零序差动电流在低频频带与工频频带的幅值之比作为辅助判据,识别所讨论的工况,闭锁零序差动保护.仿真结果表明,所提策略能有效防止所讨论的工况引发的换流变零序差动保护误动作.     

换相失败对换流变差动保护影响分析及对策研究

分析了换相失败造成换流变饱和的机理,针对故障恢复期间发生换相失败时换流变差动电流与故障电流特征,研究了故障恢复期间发生换相失败与故障差流共同作用时换流变的动作性能。研究结果表明,在故障恢复期间,换相失败对恢复性涌流具有助增作用。此时换流变若发生较轻微的区内故障,差动保护存在延时动作的风险,其速动性无法得到保证。最后,提出了一种基于离散Fréchet距离的保护方案,并通过仿真对该方案进行了验证。结果显示,在故障恢复期间发生换相失败与故障共同作用时,区外故障能有效闭锁,区内故障能快速进行识别,使差动保护正确动作。     

基于电流故障分量时频矩阵相角差的换流变差动保护研究

传统换流变差动保护中易受直流偏磁和故障过渡电阻影响,可能出现差动保护的拒动问题。为此,提出一种基于电流故障分量(Current Fault Component, CFC)时频矩阵元素和相角判别的换流变差动保护判据。变压器发生区内故障时,变压器两侧电流互感器(CT)检测到的CFC方向相同,而区外故障时检测到的两侧CFC方向相反。通过S变换获得CFC时频矩阵,根据故障时刻时频矩阵内所有元素求和所得相量的相角大小,判别CFC的方向,从而实现换流变区内故障的识别。仿真结果表明,所提保护判据在各种故障情况下均可有效识别换流变的区内、区外故障,在直流偏磁和故障过渡电阻的情况下仍具有较高的可靠性,同时可有效降低差动保护误动风险。     

交直流混联系统对交流电网继电保护影响综述

我国交直流混联电网格局已基本形成,但其对交流电网继电保护的影响依旧存在较多难题。重点分析交直流混联电网故障特性及其对交流电网继电保护的影响与对策。对于距离保护,重点分析换相失败时测量阻抗不准等问题;对于方向纵联保护,换相失败时交直流系统出现"竞争",可能导致非故障线路出现暂态功率倒向引起误动而故障线路有可能发生拒动问题。对于差动保护,换相失败可能导致其可靠性降低,同时换相失败或直流偏磁时换流变差动保护也存在不正确动作。文章进一步对现有存在的解决方案进行了总结与研究展望。     

特殊工况下换流变零序差动保护误动机理分析及对策研究

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,分析了特高压换流变中性线上电流互感器在长时间单极-大地运行伴随交流系统高阻故障工况下饱和机理。采用基于工程实际参数的特高压直流输电模型进行仿真分析,揭示换流变零序差动保护误动原因。并根据区内、外故障时保护两侧自产零序电流和中性线零序电流极性差异,提出一种基于S变换相位差的换流变零序差动保护闭锁新判据,以解决特殊工况下换流变零序差动保护误动的问题。通过仿真验证该判据的有效性。     

基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法

为了解决发生换相失败时基于工频相量的交流线路距离保护将会受到影响而无法可靠判别故障的难题,提出了一种基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法。因为未发生换相失败期间,距离保护可以准确地识别故障位置,所以可以考虑在换相失败期间闭锁距离保护,以避免其受到换相失败的影响。逆变器正常换相时,直流侧电流与交流侧电流基本相等,而换相失败时直流侧电流将远大于交流侧电流,利用此故障特征可对换相失败进行检测。基于换流站站内换相失败信息的检测与共享,可对传统距离保护的性能进行改善。在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立高压直流输电系统模型,对所提出保护方法的性能进行验证。仿真结果表明,新提出的距离保护可以避免换相失败对其的影响,在交流线路区内、外发生不同类型的故障时均能准确、可靠地判别故障位置。     

基于选相投旁通对的LCC-HVDC系统逆变侧换流变故障性涌流主动抑制策略

当高压直流输电系统换流变阀侧发生单相接地故障,由于换流阀的单向导通性,阀侧故障电流中含有较大的直流分量,流入换流变可能导致换流变饱和并产生“故障性涌流”。与传统三大涌流不同,故障性涌流由阀侧单相接地故障诱发并受直流控制与保护系统的影响。计及直流控保系统的影响,分析了逆变侧换流变发生阀侧单相接地故障时,换流变故障性涌流的产生机理及其对换流变差动保护的影响。针对换流变保护区内阀侧单相接地故障场景下,故障性涌流可能导致差动保护误闭锁的问题,提出了一种基于选相投旁通对的故障性涌流主动抑制策略,可以从根本上避免差动保护误闭锁问题。基于PSCAD/EMTDC的仿真实验验证了所提方案的有效性。     

基于广义变比的换流站集成保护新方法

随着交直流混联输电技术的发展,换流站保护的研究日益重要。根据换流站交流母线电压和换流器输出直流电压之间的换流关系,定义了广义变比,提出了基于广义变比的换流站集成保护新方法。该方法运用集成保护的思想对换流站进行区域划分,利用广义变比实现换流元件异常或故障的实时在线监测,并根据换流变压器阀侧套管CT电流特征进行故障元件的准确定位。通过故障分析和EMTDC/PSCAD仿真验证,保护在换流元件各种故障情况下均能正确动作。     

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。     

灵宝背靠背直流换流站220 kV换流变压器故障保护动作分析

介绍了灵宝背靠背直流换流站220kV换流变压器阀侧套管接地故障过程和保护动作情况。在简要介绍直流接地过流保护原理的基础上,分析了换流变阀侧接地故障的故障特征以及换流阀换相过程对故障电流的影响。通过对故障过程中保护动作情况的分析,总结了灵宝背靠背直流保护对换流变阀侧接地故障的响应情况,提出了在背靠背直流换流站中针对直流接地故障的保护功能设置应进一步完善的环节,对工程设计及现场运行具有一定的指导意义。     

特高压换流变故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

从磁链变化角度分析特高压换流变压器(简称换流变)阀侧发生单相接地故障时由换流阀单向导通性引起的励磁涌流(定义为故障性涌流)的产生机理和变化特点。以特高压直流输电系统中某一换流变为例,分析故障性涌流对换流变差动保护动作特性的影响。研究结果表明,故障性涌流容易导致换流变区外故障转区内时差动保护误闭锁。针对该问题,进一步分析发现,由于换流阀的单向导通性使得转换性故障发生后差动电流的直流分量存在由负极性到正极性反转的特征,进而利用该特征提出换流变差动保护闭锁逻辑改进判据。仿真结果证明了所提判据的可靠性。     

YD型换流变三角形绕组CT饱和对直流保护的影响及对策

为提高直流换流器桥差保护的可靠性,防止其在交流系统发生短路故障、励磁涌流等扰动期间误动,提出了一种换流器桥差保护应对CT饱和的方法。理论分析与数字仿真表明,YD换流变阀侧三角形绕组在交流扰动期间流过零序环流将导致桥差保护出现虚假动作电流,引发保护误动作。对此问题,提出了通过引入三角形绕组零序环流作为制动量的桥差保护防误动策略,并利用零序环流与桥差电流出现的相对时间差,判断是否投入该防误动策略。仿真表明,该方法能够在提高桥差保护在交流系统扰动期间可靠性的同时,不影响桥差保护对于内部故障的灵敏度与动作速度。     

直流换流站换流失败引起继电保护不正确动作的分析及防范措施探讨

对因直流换流站换流失败引起220kV线路两侧突变量方向保护不正确动作的原因进行了分析。在故障分析过程中利用标准COMTRADE格式的故障录波数据对保护装置进行了故障再现及回放试验。通过分析和试验,引出了超高压交直流电网并联运行时,如何防范直流换流站换流失败引起高压交流电网中继电保护不正确动作的新课题,并进行了探讨,提出了有效的防范措施。文章认为:直流换流站换流失败对交流电网中高频突变量方向保护的影响较大,容易引起误动,面对纵联距离保护和纵差保护的影响较小,引起误动的可能性也较小。