一种直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法与流程

本发明涉及直流输电控制保护技术领域，具体涉及一种考虑了电流互感器二次回路中性线断路影响的直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法。

背景技术：

直流输电工程换流器在交流侧和直流侧都会产生大量的谐波电压和谐波电流。交流滤波器在滤除交流侧谐波起着重要的作用，并同时补偿换流器工作时消耗的无功功率。直流输电工程多采用三调谐交流滤波器、双调谐交流滤波器和并联电容器，如图1所示。

交流滤波器小组差动保护是交流滤波器小组的主保护，用于反映交流滤波器小组高压端电流互感器T1和低压端电流互感器T3之间设备发生的接地故障。交流滤波器小组差动保护采集高压端电流值I_T1和低压端电流值I_T3，计算差电流I_T1-I_T3。当交流滤波器小组无接地故障正常运行时，差电流I_T1-I_T3为零，当交流滤波器小组发生接地故障时，差电流I_T1-I_T3出现，当差电流达到保护阈值并经过一定延时后(或零延时)差动保护动作，跳开交流滤波器小组三相高压侧开关。

现场多次发生交流滤波器小组由连接至三相依次分闸过程中，交流滤波器小组差动保护在无接地故障的情况下误动作的事件。经检查和分析，交流滤波器小组差动保护误动作的原因为电流互感器二次回路中性线断路。

分析电流互感器二次回路中性线断路情况下，交流滤波器小组三相依次分闸过程中高、低压端电流互感器检测到的电流出现差电流的原因如下：

交流滤波器小组三相依次分闸的时序为按照“A相→B相→C相”的顺序在一次电流过零点依次分闸，如图2所示，当交流滤波器小组差动保护高压端、低压端电流互感器二次回路中性线均完好时，如图3所示，交流滤波器小组三相依次分闸过程中高压端和低压端电流互感器检测到的电流三相一致，均在一次电流过零点(即为各相分闸时刻)后消失，如图4所示，没有产生差电流。

当交流滤波器小组差动保护高压端电流互感器二次回路中性线断线(如图5所示)而低压端电流互感器二次回路中性线完好时，交流滤波器小组三相依次分闸过程中低压端电流互感器检测到的电流三相均在一次电流过零点后消失，而高压端电流互感器检测到的A相、B相电流在一次电流过零点后并没有消失，而是持续到C相分闸时刻，这就在A相、B相高、低压端产生差电流。

交流滤波器小组差动保护高压端电流互感器二次回路中性线断线后二次回路就没有了零序回路，在A相分闸后，电流互感器二次回路中B相、C相电流从A相返回；在B相也分闸后，电流互感器二次回路中C相电流从A相、B相返回；直至C相分闸，从电流互感器二次回路中A相、B相返回的电流才消失。而低压端电流互感器二次回路中性线完好，二次回路有零序回路，在A相分闸后，电流互感器二次回路中B相、C相电流可以从中性线流走；在B相也分闸后，电流互感器二次回路中C相电流也可以从中性线流走，不存在电流从电流互感器二次回路中其他相返回的情况。于是高、低压端电流电流互感器检测到的A相、B相电流产生差电流。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法，应用于高、低压端电流互感器二次回路采用三相完全星型接线方式并通过中性线接地的交流滤波器小组，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取交流滤波器小组高压端或低压端电流互感器二次回路中性线断路情况下，交流滤波器小组由连接至三相依次分闸的过程中，交流滤波器小组三相高、低压端电流互感器检测到的电流之差，即差电流，通过系数换算得到交流滤波器小组差动保护差电流阈值I_dz；

步骤2，根据交流电力系统运行频率，通过系数换算获取交流滤波器小组差动保护延时阈值T₂；

步骤3，将差电流阈值I_dz与延时阈值T₂作为直流输电工程交流滤波器小组差动保护一个延时跳闸段的差电流阈值和延时阈值；

步骤4，将步骤3所确定的一个延时跳闸段，与现有的交流滤波器小组差动保护在差电流阈值和延时阈值方面相互配合，形成新的完整的直流输电工程交流滤波器小组差动保护。

进一步，所述步骤1获取交流滤波器小组差动保护差电流整定值I_dz方法为：步骤11，通过计算交流滤波器小组高压端或低压端电流互感器二次回路中性线断路情况下，交流滤波器小组由连接至三相依次分闸的过程中高、低压端电流互感器检测到的最大差电流I_cd，将该最大差电流I_cd作为保护整定的差电流整定基准值；步骤12，确定交流滤波器小组差动保护差电流阈值为I_dz＝K₁·I_cd，其中K₁为第一可靠系数，该第一可靠系数K₁取值小于1。

进一步，所述步骤2获取交流滤波器小组差动保护延时整定值T₂方法如下：步骤21，根据直流输电工程交流滤波器运行所处的交流电力系统额定频率f，计算交流电力系统的额定周期时间T＝1/f；步骤22,计算考虑了电流互感器二次回路中性线断路影响的交流滤波器小组差动保护动作延时整定基准值步骤23，确定交流滤波器小组差动保护动作延时阈值为T₂＝K₂·T₁，其中K₂为第二可靠系数。

本发明的一种直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法，通过确定一个考虑了电流互感器二次回路中性线断路影响的直流输电工程交流滤波器小组差动保护延时跳闸段，与现有的交流滤波器小组差动保护各段在差电流阈值和动作延时阈值方面相互配合，形成新的完整的直流输电工程交流滤波器小组差动保护，可以避免因电流互感器二次回路中性线断路导致的直流输电工程交流滤波器小组三相依次分闸过程中交流滤波器小组差动保护误动作。

附图说明

图1为三种交流滤波器小组的电路原理图(图示为三相中的一相)。

图2为交流滤波器小组三相分闸时序图，按照“A相→B相→C相”的顺序在一次电流过零点依次分闸。

图3为交流滤波器小组高、低压端电流互感器二次回路中线性完好状态下的电路示意图。

图4a为交流滤波器小组高、低压端电流互感器二次回路中性线完好状态下，交流滤波器小组三相依次分闸过程中高压端电流互感器检测到的电流三相示意图。

图4b为交流滤波器小组高、低压端电流互感器二次回路中性线完好状态下，交流滤波器小组三相依次分闸过程中低压端电流互感器检测到的电流三相示意图。

图5为交流滤波器小组高压端电流互感器二次回路中性线断路状态下的电路示意图。

图6a为交流滤波器小组高压端电流互感器二次回路中性线断路状态下，交流滤波器小组三相依次分闸过程中高压端电流互感器检测到的电流三相示意图。

图6b为交流滤波器小组高压端电流互感器二次回路中性线断路状态下，交流滤波器小组三相依次分闸过程中低压端电流互感器检测到的电流三相示意图。

图7为本发明的一种直流输电工程交流滤波器小组差动保护整定方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明实的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

本实施例针对实际运行的某一直流输电工程的交流滤波器小组保护，该交流滤波器小组差动保护高、低压端电流互感器采用三相完全星型接线方式，其二次回路通过中性线接地。为避免该直流输电工程交流滤波器小组在三相依次分闸过程中，在电流互感器二次回路中性线断路的情形下发生交流滤波器小组差动保护误动作，根据本发明的方法对交流滤波器小组差动保护的一个延时跳闸段的差电流阈值和动作延时阈值进行整定，并与现有的交流滤波器小组差动保护在差电流阈值和延时阈值方面相互配合，形成新的完整的直流输电工程交流滤波器小组差动保护。本发明的方法包括以下步骤：

步骤1，获取交流滤波器小组高压端或低压端电流互感器二次回路中性线断路情况下，交流滤波器小组由连接至三相依次分闸的过程中，交流滤波器小组三相高、低压端电流互感器检测到的的差电流，通过系数换算得到交流滤波器小组差动保护差电流整定值I_dz；

具体的步骤11，根据该直流输电工程的参数通过计算获得交流滤波器小组某一端(如高端)电流互感器二次回路中性线断路情况下，交流滤波器小组从正常运行操作至三相依次分闸的过程中高、低压端电流互感器检测到的最大差动电流为I_cd＝0.6I_e，其中I_e为交流滤波器小组正常运行时额定相电流，I_cd作为考虑电流互感器二次回路中性线断路的交流滤波器小组差动保护差电流阈值整定的一个基准值；

具体的步骤12，交流滤波器小组差动保护差电流阈值整定为I_dz＝K₁·I_cd＝0.8×0.6I_e＝0.48I_e，其中K₁为第一可靠系数，K₁<1，这里取0.8；

步骤2，根据交流电力系统运行频率，通过系数换算获取交流滤波器小组差动保护延时阈值T₂；

具体的骤21，确定该直流输电工程交流滤波器小组运行所处的交流电力系统额定频率f＝50HZ，计算交流电力系统的额定周期时间即0.02s；

具体的步骤22,计算交流电力系统额定周期时间T的值即13ms，作为考虑电流互感器二次回路中性线断路的差动保护动作延时阈值整定的一个基准值；

具体的步骤23，交流滤波器小组差动保护动作延时阈值整定为T₂＝K₂·T₁＝1×0.013s，其中K₂为第二可靠系数，这里取1；

步骤3，将I_dz＝0.48I_e、T₂＝0.013s作为该直流输电工程交流滤波器小组差动保护一个延时跳闸段的差电流阈值和动作延时阈值；

步骤4，将步骤3所确定的一个延时跳闸段，与现有的交流滤波器小组差动保护在差电流阈值和延时阈值方面相互配合，形成新的完整的直流输电工程交流滤波器小组差动保护。

该直流输电工程现有的交流滤波器小组差动保护包括比率制动式差动保护、差动速断保护两段。比率制动式差动保护段的差电流阈值为0.2～1倍额定相电流I_e，动作延时阈值为100ms。差动速断保护段的差电流阈值为1.5～2倍额定相电流I_e，动作延时阈值为0ms。

将步骤3所确定的一个延时跳闸段，与现有的交流滤波器小组差动保护在差电流阈值和延时阈值方面相互配合，可形成新的完整的直流输电工程交流滤波器小组差动保护各段为：

(1)比率制动式差动保护段。动作差电流阈值设为0.3倍额定相电流I_e，动作延时阈值为100ms；

(2)延时跳闸段。动作差电流阈值设为0.48倍额定相电流I_e，动作延时阈值为13ms；

(3)差动速断保护段。动作差电流阈值设为1.5倍额定相电流I_e，动作延时阈值为0ms。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。