高岭背靠背直流50Hz和100Hz保护动作分析

在详细介绍50Hz和100Hz保护原理的基础上,结合高岭背靠背直流工程调试阶段出现的50Hz和100Hz保护动作情况,利用PSCAD/EMTDC数字仿真软件对高岭背靠背直流系统50Hz和100Hz保护动作情况及保护配合关系进行了深入研究,论证了保护动作的正确性。分析结果对于直流换流站现场运行维护具有一定的指导和帮助作用。

交直流混合电网中直流50Hz和100Hz保护研究

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2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50Hz和100Hz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100Hz保护整定原则,并给出了基于EMTDC仿真的定量计算方法。该整定原则已应用于南方电网的天广、高肇和兴安直流输电系统,解决了南方电网中存在的交直流保护不配合的关键问题。

HVDC换流阀故障特性分析及直流侧100Hz谐波计算方法研究

直流保护的正确动作对交直流大电网的安全稳定运行具有重要意义。为了探究换流阀故障特性以及阀故障导致直流侧100 Hz谐波分量产生机理和计算方法,首先分别对整流器阀和逆变器阀误开通故障和不开通故障时的通断特性和换流器的开关函数特性进行理论分析;其次给出了换流器序分量开关函数模型,在此基础上分析了阀故障导致直流侧产生100 Hz谐波分量的机理,并提出了具体的计算方法;最后基于贵广-Ⅱ回HVDC系统详细模型对该分析方法进行了仿真验证。结果表明,换流阀导通逻辑顺序的改变引起直流侧产生100 Hz谐波分量,且关于100 Hz谐波分量的计算方法能满足工程实际计算要求,为进一步研究直流系统100 Hz保护提供理论分析基础。

影响直流100Hz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100Hz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100Hz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500kV网架结构为例,筛选并明确了在各种故障形式下,影响直流100Hz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。

采用波形识别的直流50Hz保护优化改进策略

结合近几年来南方电网多次出现的变压器空投涌流引起直流50 Hz保护动作事件,仿真研究了励磁涌流、和应涌流及故障电流波形特征差异性,在不降低保护灵敏度的原则下,提出了一种基于波形识别的直流50Hz保护优化改进策略,并在高压直流PSCAD/EMTDC控制保护仿真模型的基础上结合优化改进策略自定义创建直流50Hz保护闭锁模型,从交流系统强度变化、换流变压器空载合闸角变化、换流变压器铁芯剩磁变化三个角度对所提出的优化策略进行仿真验证。结果表明,所提出的基于波形识别的直流50Hz保护优化改进策略能正确地实现直流50 Hz保护的闭锁和解锁,在不影响直流系统安全稳定运行的情况下很好地解决了变压器空投涌流引起直流50Hz保护误动的问题。

变压器涌流对直流50 Hz保护的影响机理与对策

近几年南方电网辖属直流工程出现多起变压器空投涌流引起直流50 Hz保护误动事件,为此,从变压器涌流谐波变换的角度分析变压器涌流对直流50 Hz保护的影响机理,评估各涌流影响因素控制手段的可实施性,并针对实际直流工程提出了减小分相合闸控制离散性的改进措施。研究结果表明,换流站临近电厂主变压器或换流站内部换流变压器空投而产生的和应涌流正序2次谐波分量是导致直流50 Hz保护误动的根本原因,而且直流工程采用以断路器回路闭环合闸时间作为选相合闸装置预控时间能有效抑制变压器空投涌流,从而规避直流50 Hz保护误动。

直流输电系统100Hz保护的相关问题研究

运行经验表明,在距离换流站较远的地方发生交流系统故障,仍有可能导致换流站内100Hz保护动作。从直流线路电流中100Hz分量的产生机理着手,提出100Hz保护主要作为交流系统故障时直流的后备保护,不需考虑交直流系统及阀故障时直流设备的过负荷能力,保护动作延时只需考虑交流系统后备保护清除故障时间的原则,并就直流100Hz电流长时间存在时对阀、换流变等直流设备以及系统功率波动的影响进行了深入分析,结果显示不会对现有直流设备造成危害。新的100Hz保护设置原则已用于天广、高肇、兴安直流工程。

弱交流系统高压直流50 Hz保护的优化措施研究

针对弱交流系统换流变或邻近变压器充电时多次出现的50 Hz保护动作事件,对50 Hz保护动作原因进行了分析,并从保护定值优化和保护逻辑优化两个方面进行了研究。定值优化着重论述了时间定值的选取方法和原则,逻辑优化则提出了优化判据并通过RTDS进行了仿真试验,试验表明保护逻辑优化方案可以准确区分直流电流中的50 Hz分量是由于交流系统原因产生还是直流系统原因产生,两种优化方式均可以有效避免弱系统50 Hz保护误动,对在运直流或新建直流工程均有借鉴意义。

基于直流100 Hz分量的交直流保护配合方法

分布式能源接入电网后,会对交流电网的故障特性产生巨大影响,从而影响到原有保护之间的配合。对dq控制下的逆变器控制特性进行分析,得到了直流侧100Hz分量与逆变器的故障特性之间的关系。在交流系统发生故障时,逆变器在电网故障下可等值成受出口母线电压控制的压控电流源;逆变器侧直流100Hz分量由交流侧负序分量所决定。基于这2个重要关系,提出了基于直流100Hz分量的交直流保护配合方法,实现了直流侧与交流侧过电流保护与距离保护III段之间的配合,并通过仿真验证了交直流保护配合的可行性与有效性。

送端励磁涌流对溪洛渡直流50Hz保护的影响

针对溪洛渡高压直流输电工程,研究了送端换流站近区投入大型变压器时的励磁涌流对直流50 Hz保护的影响。在理论分析和仿真计算的基础上,分析了影响直流电流50 Hz分量的因素及调试过程中50 Hz保护动作的原因,得出了以下结论:逆变侧直流电流50 Hz分量有效值与送端交流电压2次谐波含量呈线性关系,与直流功率、故障发生的时刻基本没有关系;直流双极运行和单极金属方式运行时,直流线路对直流电流50 Hz分量有放大作用。为了避免送端励磁涌流触发50 Hz保护动作闭锁直流,提出了取消该保护的降功率段并将动作段延时改为3 s的改进措施。

西门子20Hz电压注入式100%定子接地保护原理及调试

介绍了西门子20 Hz电压注入式100%定子接地保护原理,分析了在调试时接地电流角度补偿与传变电阻对西门子20 Hz电压注入式100%定子接地保护的影响。通过软件调试,对接地电流角度补偿与传变电阻的修正,提高了20 Hz接地保护测量接地电阻的精度,并给出了防止20 Hz电源及电源引出线故障误动的措施。

直流输电系统100Hz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。

?1100kV特高压直流输电工程直流系统谐振特性与抑制措施

针对±1 100 k V特高压直流输电系统的直流侧谐波阻抗特性开展了相关研究,在分析直流线路Bergeron模型分布参数特性的基础上,用集总参数的长线路π型链式结构进行了等值与解析,并通过仿真比较,验证了EMTDC程序自带线路模型的准确性;基于线路模型建立包括换流器、平抗、中性点对地电容等直流设备以及交流系统阻抗、交流滤波器在内的直流谐振特性仿真模型,分析了各设备元件的参数取值以及交流侧条件改变对系统谐振点分布的影响;最后基于该阻抗模型,合理选择谐波源的不同位置,研究了加装基频阻波器和二次直流滤波器以后对直流侧50 Hz与100 Hz串联谐振的规避和抑制作用。

整流侧大容量变压器充电对高压直流输电工程运行影响分析及改进措施研究

大容量变压器充电过程中产生的励磁涌流是交流系统常见的二次谐波来源之一,因高压直流输电工程固有运行特性,整流侧交流系统100 Hz谐波分量经直流换流阀转变后在直流侧呈现为50 Hz谐波分量,在直流线路谐波放大作用下,极易引发逆变站50 Hz谐波保护误动,甚至导致高压直流输电工程多回、多极闭锁,故在工程规划设计阶段需全面充分评估整流侧交流系统大容量变压器、换流变压器充电对直流工程运行的影响,同步策划解决方案。以某直流工程整流站换流变压器充电及整流侧交流系统电厂主变充电期间逆变站两起50 Hz保护动作为例,详细分析了保护动作原因,明确了整流侧大容量变压器、换流变压器充电对该直流输电工程安全运行的影响,并提出了后续运维建议及彻底整治措施研究的技术路线。

交直流混联电网中交流暂态侵入对直流继电保护的影响分析

为减少交流系统故障情况下直流继电保护误动作事故的发生,引入交流暂态侵入(IAST)的概念,为交直流混联系统中直流继电保护的设计与运行提供新的视角。首先分析了IAST及其暂态响应的机理、形式、特征等。在此基础上,分析了IAST给直流继电保护带来的问题和挑战。结果表明,IAST使得换流器区保护与换流变压器区保护之间的权责不清,导致以100 Hz保护为代表的直流保护与交流保护之间的时序配合不当,影响到直流保护的动作定值与性能。在保证直流输电系统一次设备安全的前提下,可通过改进保护逻辑、优化定值等手段,最大限度地提高交直流混联系统的运行效率和可靠性。

直流融冰装置与同杆并架线路间的相互影响

直流融冰装置对解决输电线路的覆冰问题起到了巨大作用。使用直流融冰装置对同杆并架双回线中的一回线进行融冰时,由于线路之间电磁耦合和静电耦合的作用,另一回交流线路(以下称为并架线路)会对融冰装置的运行产生影响。文中通过实时数字仿真器(RTDS)与实际融冰装置的控制保护设备组成的闭环系统进行了仿真研究,结果表明:融冰装置不会影响并架线路的运行;并架线路会对融冰装置的50Hz保护产生影响,应改进50Hz保护的逻辑或适当提高动作整定值;断开并架线路的交流断路器会对融冰装置的接地电流产生冲击,应适当提高接地电流保护的动作整定值;对同杆双回线路进行融冰时,应注意选择融冰方式。

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。

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。

牛从直流牛寨站典型故障仿真分析及保护改进建议

为了研究牛从直流牛寨站发生各典型故障时的故障发展机理以及当前保护系统动作特性,以便为直流控制保护逻辑优化提供理论依据,在牛从直流PSCAD/EMTDC仿真模型中设置牛寨站各典型故障,研究发现牛寨站换流变网侧故障消除后直流系统可快速恢复正常。换流变阀侧及阀区接地故障均导致牛从直流牛寨侧接地极流过强电流,短路故障均导致交流侧发展为三相短路。指出当前牛从直流50 Hz保护存在的弊端,并提出改进措施。根据阀短路特性提出一种新型阀短路保护判据,可与当前保护原理构成双重化保护,为今后直流工程保护系统设计提供理论参考依据。

天广直流输电工程控制保护功能的完善

简述了天生桥至广州直流输电工程的系统调试过程,分析了广州站选相合闸装置的可靠性、换流变阀侧零序电压保护动作情况、非故障站50Hz保护动作情况、直流落点增多引发连续换相失败的现象及潜在风险、金属回线运行方式下接地极线路开路保护动作情况,并相应提出了改进措施并付诸实施。以上几个技术问题的解决,完善了该工程的控制保护功能,保证了该工程的顺利投运。