南方电网直流100Hz保护的改进措施

为减小交流系统故障期间直流100Hz保护动作的概率,利用PSCAD/EMTDC仿真分析软件,就阀故障和交流系统故障时直流线路50Hz/100Hz电流特性进行了分析,研究了提高保护定值或延长保护动作延时、采用反时限特性、利用附加判据区分交流故障和阀故障、调整直流100Hz保护配置原则4种措施的可行性、使用后的效果及局限性。提出100Hz保护主要作为交流系统故障的后备保护,动作时间与交流系统故障清除时间相配合的原则。推荐的改进方案已用于天广、高肇、兴安直流工程。     

基于双侧电流平衡原理的灵宝换流站阀短路保护优化研究

通过灵宝背靠背换流站直流系统阀短路保护动作方程分析,发现其在测量系统故障时存在误动的可能,针对该问题提出了优化的背靠背直流系统阀短路保护方案,即采用对侧的换流变阀侧交流电流作为制动量,并通过MATLAB仿真试验验证了该优化方案的正确性。     

交流故障下永富直流换流器差动保护误动风险分析

永富直流的逆变站(广西侧)交流系统稍弱于云南侧,因此当其逆变侧交流系统故障时,极易引起直流系统换相失败,甚至连续换相失败。永富直流继续沿用了延时3 s的100 Hz保护,因此急需对交流系统故障下直流系统保护是否存在误动风险进行分析预判。以永富直流系统仿真模型和现场采用的阀组保护逻辑为基础,仿真分析了逆变侧交流系统不同故障类型、不同故障相角及直流不同运行方式下,现行阀组保护的动作特性并统计了其动作概率,并基于此给出了换流器差动保护误动的风险概率。分析表明:逆变侧交流系统发生单相接地、两相接地以及三相故障时,阀组差动存在误动的风险,而桥差保护不会误动;逆变侧交流系统发生单相接地故障时,直流系统不同的运行方式下阀差保护均有误动的风险,而桥差保护不会误动。因此提出了采用交流故障特征量来闭锁阀差保护以及采用延时来保证保护的选择性的改进策略,其有效性得到了仿真实验验证。     

换流站内的交流系统故障分析及保护动作特性研究

换流站内发生的交流系统故障会对交直流系统产生严重的危害。通过对换流阀换相电压的特性分析指出：站内发生交流接地时会伴随桥臂短路及交流系统复故障的出现;相间故障则表现为不平衡换相。通过接地故障发生后换流阀的电流时间函数来说明故障电流呈现交流多相短路的特征。通过故障等效交流电路来研究交直流保护特性,并得出结论：对于接地故障,电流互感器（current transformer,CT）安装在不同位置时,阀短路保护、桥差保护均能正确动作;但发生相间故障时,却会造成某些工况下保护不能动作;在连接高端阀的交流系统接地时交流保护的距离元件有时会有超越现象。最后提出采用零序补偿分量的方法来提高启动元件的性能。CIGRE高压直流（high voltage direct current,HYDC）模型验证了分析结论。     

基于站域信息的整流站100Hz保护优化方案

对于现有仅利用单一设备量测量信息进行故障判断的100 Hz保护,其动作响应存在一定的盲目性,在换流站交流区域故障时适应性不足。对此提出基于站域信息区分整流站直流区域故障和交流区域故障,实现100 Hz保护优化,赋予100 Hz保护识别整流站直流区域故障与交流区域故障的能力。基于100 Hz保护误动原因分析,提出换流母线基频负序电压与直流线路二次谐波电压的相关系数,构建整流站故障区域识别方法。仿真结果表明,该方法不受故障类型、故障位置、过渡电阻、故障初始角以及噪声干扰的影响,可靠性高。     

柔性直流对柔直测量系统阶跃响应要求探讨

鲁西背靠背换流站柔性直流单元整流侧交流系统发生了两相接地故障,造成阀差动保护动作。通过对阀差动保护动作过程进行分析,并探讨了柔性直流输电控制保护系统对柔直测量系统阶跃响应的影响和要求,得出阀差动保护动作的原因是差动保护的电子式电流互感器阶跃响应时间不满足要求。由于电流互感器一次设备特性无法改变,采取了调整保护参数设置的措施来解决问题,定值修改后柔性直流系统运行正常。最后针对柔直测量系统阶跃响应时间提出了相关建议。     

并联型多端直流输电系统保护相关问题探讨

该文介绍了并联型多端直流输电保护系统分区、测点和开关刀闸位置以及系统运行的方式。对于多端直流输电系统,直流线路保护设置保护线路全长时,可能发生区外故障误动;换流站线路保护需根据所连接的直流线路数目分别配置。在变电站,每条直流线路会配备一套保护装置,每套保护装置配置多套定值,其保护范围分别覆盖不同长度的线路;这些定值需根据其他换流站的运行情况进行切换;支线路故障后可采取隔离故障线路的处理策略,同时需闭锁隔离出来的换流站。不能通过检测是否存在流经接地站的接地电流,来判断是否发生金属回线接地故障;建议在并联型多端系统中不采用移相处理策略清除金属回线接地故障。高压T区保护采用差动原理,保护动作后,建议相关站采用极闭锁策略。逆变站故障后延时分断换流变网侧开关有利于阀的关断。逆变站换相失败后,更大的直流电流将流经换流阀,需在工程设计环节加以考虑,防止交流系统故障引起的换相失败导致直流过流保护动作。     

适用于直流融冰装置的基频保护

直流融冰装置换流阀发生丢脉冲故障时,换流阀直流侧电流中会含有基频分量,当基频分量大于电流定值时,基频保护(国内又称50 Hz保护)动作;同杆并架交流线路正常运行时会在融冰线路中感应出交流电流,可能引起50 Hz保护误动。通过理论分析与仿真计算,得出区分引起50 Hz保护动作的这2种原因的方法:当换流阀发生丢脉冲故障时,融冰装置直流侧电压、电流中的50 Hz分量同步地出现与消失;当融冰线路受到并架线路的感应影响时,融冰装置直流侧电压、电流中50 Hz的分量互斥地出现与消失。据此分别提出了基于感应特征的二定值50 Hz保护和基于故障特征法的50 Hz保护。新的保护方法可以防止并架线路感应引起的50 Hz保护误动,并且提高50 Hz保护的灵敏度。     

影响直流100 Hz保护的交流系统故障范围分析

交流系统故障期间,直流保护中的100 Hz保护有可能动作,但目前还没有一种有效的方法来确定导致直流100 Hz保护动作的交流故障范围。提出了一种工程实用算法,将电磁暂态仿真程序和短路计算程序有机结合,以2007年南方电网500 kV网架结构为例,筛选并明确了在各种故障形式下,影响直流100 Hz保护动作特性的交流系统故障范围。云南“6·23”事故分析验证了所述算法的有效性和正确性。     

交流系统横向故障对HVDC100Hz保护影响及特性分析

交流系统故障会引起直流后备保护动作.首先利用开关函数法分析得出对直流后备保护影响的主要因素是交流系统负序及3次谐波分量,而负序分量是最主要因素;然后采用对称分量法对影响直流后备保护的主要因素进行分析:交流系统主要故障参数如故障类型、地点、无功补偿、短路比等发生变化时,对直流后备保护的影响是不同的,有的呈现单调性、有的随...     

高压直流输电系统的保护策略

直流系统保护策略是直流输电工程系统研究和控制保护系统设计的重要组成部分，其目标是保护设备，避免故障或异常工况造成的设备损坏和影响直流输电。高压直流输电系统可能的故障工况包括挟流阀故障、直流部分故障和交流部分的故障，直流系统在不同的故障情况下表现出一定的特性，根据直流系统运行特点和故障特性提出了高压直流输电系统的保护策略。文章以三常高压直流输电工程为例详细说明了长距离直流输电系统的保护策略，包括功能配置、保护原理、保护动作的处理方式以及控制保护系统仿真研究所采用的手段，并在此基础上时高压直流系统保护策略进行了总结。     

交流系统故障导致直流线路保护动作的分析

利用直流保护的数字式波形回放系统,分析了2008年6月18日广东电网罗洞变电站发生500kV电流互感器爆炸事故期间高坡站的直流线路行波保护和直流线路电压突变量的保护动作行为。按照直流保护动作原理和逻辑,直流保护的动作行为符合设计逻辑,但违背了交流系统故障期间直流保护应可靠地不动作的设计规范,并就直流线路电压突变量保护提出了改进方案。所提出的增加保护动作延时的措施已用于天广、高肇、兴安直流工程。     

一次复杂的直流线路故障分析

在某直流输电系统发生的一次线路故障中,因连续雷击的影响,造成直流线路过电压保护、阀组差动保护、交直流碰线保护、桥差保护、50 Hz保护等多个保护动作.文中根据相关直流控制保护功能的原理,结合故障录波,对该事故的过程进行了详细分析,并深入分析了产生直流线路过电压的原因及影响.提出了重视换流阀及其控制系统与直流保护的配合、...     

交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理

基于目前应用于直流输电系统的交流滤波器电容器不平衡保护原理,指出当前电容器不平衡保护原理中存在的缺陷,提出了以电容器不平衡电流与流过滤波器的穿越电流比值作为交流滤波器电容器不平衡保护判据的新方法,并推导了不平衡保护定值的计算公式。文中以高岭背靠背直流工程数据为基础,应用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD进行仿真验证,证明了该方法的合理性及有效性,并在不平衡保护的实现和运行方面提出几点建议。该方法已成功应用于高岭背靠背直流工程,对直流输电系统规划设计及现场运行具有实际指导意义。     

直流输电系统100 Hz保护Ⅰ段误动问题仿真分析

利用RTDS及直流输电控制保护装置系统模拟再现了天广直流“2·14”100Hz保护Ⅰ段误动问题,并分别针对天广、高肇和兴安直流100Hz保护Ⅰ段进行仿真试验,试验结果表明,100Hz保护Ⅰ段延时设置值存在一个有效上限值,若设定值超过该有效上限值时将导致延时功能失效。     

三广直流鹅城换流站换相失败原因分析

在简要介绍换相失败基本原理的基础上,根据现场的暂态故障录波图,对三广直流鹅城换流站发生换相失败的原因进行了详细分析。比较了在ABB直流控制保护系统中采用预测型关断角的前提下,由于交流系统故障和丢失脉冲所引起换相失败的不同后果。最后提出了一种根据比较故障录波中关断角减小时刻和阀侧三相电流同时过零点时刻先后次序,快速定位换相失败原因的方法,对直流系统的现场运行具有一定的帮助和指导意义。     

整流侧交流系统故障对高压直流输电系统的影响

针对交直流系统并联运行时二者相互影响的问题,以天广直流输电工程和整流侧交流系统故障的事故为基础,利用Matlab对整流过程做数学仿真,并采用傅立叶变换分析仿真结果,从理论的角度阐明了整流侧交流故障时直流电压和电流出现大量二次谐波的原因,这有利于采取相应的保护和控制措施,减小谐波的影响和危害;对更深入的研究交直流并联系统的运行和控制、更有效地处理交直流系统之间的相互影响,也有一定的帮助。     

基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护

电流差动保护作为直流线路的后备保护,因其整定值低和延时长,会在直流控制暂态阶段失去作用。文中研究了直流控制特性对故障电流的影响机理,进一步推导了计及直流控制的直流补偿量,以削弱直流控制对差动电流的影响。同时,提出了一种基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提保护凸显了差动电流的故障特征,具有整定值高和动作快速的特点,在各种故障条件下均能正确识别区内外故障。与传统电流差动保护相比,所提保护可在直流控制暂态阶段无延时地快速切除故障;其动作时间随直流控制补偿差动电流的增大而减小,具有一定的反时限特性,可作为高压直流线路快速后备保护。     

利用电流频率特性的VSC—HVDC直流输电线路纵联保护

直流输电线路具有相对于交流线路更强的固有频率信号。结合电压源换流器型直流输电（VSC—HVDC）的系统结构,可得固有频率值与线路长度具有明确的函数关系。区外故障时,两侧固有频率主频与线路全长相关,频率差理论上为零;区内故障时,固有频率主频与故障点位置相关,非中点故障时频率差为一很大的值。据此,提出了通过Prony算法对...     

高压直流输电系统基频保护分析

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和二次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真(RTDS)对交直流混合运行电网中直流系统50 Hz和100 Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100 Hz保护整定原则。