基于電壓—能量特性的最后斷路器保護自適應整定方法
【專利摘要】本發明是一種基于電壓—能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應整定方法，本發明在啟動該保護之前應該設定好最后斷路器保護邏輯的參考值，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定的動作值，如果超過，則進行第二步，如果沒有超過，則不對直流系統進行閉鎖；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定的動作值，如果超過，則進行第四步，如果沒有超過，則不對直流系統進行閉鎖；第四步：判斷過電壓變化率是否超過設定的動作值，如果超過，則立即對直流進行閉鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統進行閉鎖。本發明能夠使最后斷路器保護對故障進行正確的、快速地響應動作，提高了特高壓直流輸電系統的安全性及穩定性。
【專利說明】基于電壓一能量特性的最后斷路器保護自適應整定方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及到高壓直流系統最后斷路器保護整定技術，特別是如何根據故障嚴重 程度自動調整動作時間的技術。

【背景技術】
[0002] 高壓直流系統中，當逆變側失去交流電源后，由于換流母線上連接的大量的無功 補償設備不能迅速切除，如果直流系統未能及時地閉鎖，直流系統將會繼續向其充電，從而 引起嚴重的暫時過電壓，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 的發生，在逆變站中通常安裝了最后斷路器保護，以確保在發生上述情況時能迅速地將閥 閉鎖，確保直流系統的安全。
[0003] 特高壓直流系統的最后斷路器保護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，確定是否出現交流系統甩負荷，從而確定是否閉鎖 直流。存在的缺陷是不能對故障的嚴重程度實現自適應動作，有一定概率誤閉鎖直流系統。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于提供一種能夠使最后斷路器保護對故障進行正確的、快速地響 應動作，提高了特高壓直流輸電系統的安全性及穩定性的基于電壓一能量當量反比特性的 最后斷路器保護自適應整定方法。
[0005] 本發明的技術方案是：本發明基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護 自適應整定方法，在啟動該保護之前應該設定好最后斷路器保護邏輯的參考值，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定的動作值，如果超過，則進行第二 步，如果沒有超過，則不對直流系統進行閉鎖；
[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定的動作值，如果超過，則進行第四步，如果 沒有超過，則不對直流系統進行閉鎖；
[0009] 第四步：判斷過電壓變化率是否超過設定的動作值，如果超過，則立即對直流進行 閉鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統進行閉鎖。
[0010] 上述整定方法應用于特高壓直流輸電系統中，特高壓直流輸電線路通過逆變器連 接到逆變側的交流系統，其中，逆變側的交流系統由不同參數的輸電線路組成。
[0011] 上述最后斷路器保護采集該交流系統的交流母線進線電壓U和安裝在交流母線 進線上的避雷器泄露電流I兩個量進行保護計算，分別與電壓動作值Uset與電流動作值 Iset進行大小比較，比較結束后決定是否進行避雷器能耗計算，若進行計算則將計算的結 果ET與避雷器能耗的門檻值Eset進行大小比較，同時，測量交流母線進線電壓U的電壓變 /jfj 化率與電壓變化率的門檻值i進行大小比較，當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]

【權利要求】
1. 一種基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應整定方法，其特征在于 在啟動該保護之前應該設定好最后斷路器保護邏輯的參考值，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定的動作值，如果超過，則進行第二步， 如果沒有超過，則不對直流系統進行閉鎖； 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定的動作值，如果超過，則進行第四步，如果沒有 超過，則不對直流系統進行閉鎖； 第四步：判斷過電壓變化率是否超過設定的動作值，如果超過，則立即對直流進行閉 鎖，如果沒有超過，則延時Td對直流系統進行閉鎖。
2. 根據權利要求1中所述的基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應 整定方法，其特征在于上述整定方法應用于特高壓直流輸電系統中，特高壓直流輸電線路 通過逆變器連接到逆變側的交流系統，其中，逆變側的交流系統由不同參數的輸電線路組 成。
3. 根據權利要求1中所述的基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應 整定方法，其特征在于上述最后斷路器保護采集該交流系統的交流母線進線電壓U和安裝 在交流母線進線上的避雷器泄露電流I兩個量進行保護計算，分別與電壓動作值Uset與電 流動作值Iset進行大小比較，比較結束后決定是否進行避雷器能耗計算，若進行計算則將 計算的結果ET與避雷器能耗的門檻值Eset進行大小比較，同時，測量交流母線進線電壓 U的電壓變化率與電壓變化率的門檻值進行大小比較，當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，最后啟動直流系統閉鎖。
4. 根據權利要求1中所述的基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應 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前 時刻T避雷器能耗的積分結果，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線區域的電流互感器電流值，既高 端換流變進線區域避雷器三相電流值，單位為A ;U_st表示電壓常數（每個變電站不同，根 據變電站實際情況進行設定），單位為MV ;分母中的109是進行單位換算所需。
5. 根據權利要求1中所述的基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應 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定的參考 依據是直流線路的傳輸功率，公式如下：
1) 公式（2)的左邊表示交流側母線電壓變化率； 2) 公式（2)的右邊第一項kP中k為交流側母線電壓變化率與直流輸送功率的映射關 系系數，P表示直流輸送功率（標么值），右邊第二項C為常數項，通過大量仿真試驗設定k 為 23. 76, C 為 25. 87， 根據公式（2)對過電壓變化率的參考值進行設定，同時根據過電壓變化率與直流輸送 功率的映射關系可知，當直流線路輸送功率很大，失去全部交流線路時，交流側母線電壓變 化很大；當直流線路輸送功率較小，失去全部交流線路時，交流側母線電壓變化也較小，由 此來確定最后斷路器保護的動作延時時間，實現對故障的自適應動作。
6.根據權利要求1中所述的基于電壓一能量當量反比特性的最后斷路器保護自適應 整定方法，其特征在于上述設定好最后斷路器保護邏輯的參考值，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 優先權日:2014年9月30日
【發明者】李明, 黎小林, 李巖, 黃瑩, 劉濤, 田凌, 尋斌斌, 李婧靚 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司