一种防止换流变阀侧故障性涌流导致差动保护拒动的方法与流程

本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种防止换流变阀侧故障性涌流导致差动保护拒动的方法。

背景技术：

随着高压直流输电工程的建成和发展，交直流混联系统在我国已逐步形成。在超特高压直流输电系统中，换流变压器作为最重要的设备之一，处在交流系统与换流桥之间，可以在较大范围内调节交流电压，使系统运行在最佳状态，因此，换流变压器能否可靠稳定地运行直接影响整个直流输电系统运行的可靠性。与换流变阀侧直接相连的换流阀具有单向导通性，使得在换流变阀侧故障后，故障电流偏向于时间轴一侧，出现直流分量，从而改变换流变铁芯工作点，并产生一定大小的励磁涌流，进而导致换流变区内故障时差动保护可能拒动，由于其由故障引发，故称其为“故障性涌流”。

目前广泛采用的换流变压器主保护为基于二次谐波制动原理的纵联电流差动保护。当换流变阀侧发生转换性故障，即故障由区外转移至区内时，在区外故障发生后至故障发生转移之前这一阶段，换流变差动电流即为故障性涌流，初始阶段的差动电流较小，随着故障性涌流的发展，差流逐渐增大，但由于故障性涌流的二次谐波含量较大，差动保护能够可靠闭锁；当故障由区外转移至区内时，此时的差动电流为区内故障电流叠加故障性涌流，由于故障性涌流幅值较大且含有大量的二次谐波，可能导致换流变差流二次谐波含量高于保护设定的阈值15％，引起差动保护误闭锁。

技术实现要素：

针对上述换流变阀侧发生转换性故障导致换流变差动保护误闭锁的问题，本发明提出了一种新的解决方法。

一种防止换流变阀侧故障性涌流导致差动保护拒动的方法，其特征在于：检测故障相差动电流，当检测到的故障相差动电流大于启动电流0.2in，in为额定电流，则在一个周期后计算其二次谐波百分含量，若二次谐波含量小于15％，则判定为区内故障，保护动作；

当所述二次谐波含量大于15％，且故障后换流变故障相阀侧电流存在直流分量极性反转，则判定为换流变阀侧发生区外转区内故障，保护动作；

当所述二次谐波含量大于15％，但故障后换流变故障相阀侧电流不存在直流分量极性反转，则判定为发生区外故障，保护不动作。

进一步，阀侧区内单相接地故障，故障相阀侧电流流向为流入换流变压器，波形偏于时间轴上方，直流分量为正；阀侧区外单相接地故障，故障相阀侧电流流向为流出换流变压器，波形偏于时间轴下方，直流分量为负，故障相阀侧电流直流分量出现“由负变正”极性反转特征。

附图说明

图1为阀侧区内故障短路电流流通路径示意图；

图2为阀侧区外故障短路电流流通路径示意图；

图3为阀侧发生区外转区内故障的差动电流及其二次谐波百分比；

图4为阀侧发生区外转区内故障的故障相阀侧电流仿真波形；

图5为本发明的确定换流变差动保护动作方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出一种防止换流变阀侧故障性涌流导致差动保护拒动的方法，下面结合附图予以说明。

本发明基于故障相阀侧电流直流分量极性转变的识别，提出防止换流变阀侧故障性涌流导致差动保护拒动的方法。在换流变阀侧单相接地故障后，短路电流流经换流阀，由于阀的单相导通性，短路电流偏向时间轴一侧，有直流分量。因此根据故障电流直流分量这一特征对换流变阀侧接地故障进行判别。选取a相作为故障相为例，发生阀侧区内单相接地故障时，阀侧故障相的电流流向为流入换流变，波形偏于时间轴上方，直流分量为正；发生阀侧区外单相接地故障时，阀侧故障相的电流流向为流出换流变，此时该电流波形偏于时间轴下方，直流分量为负。利用转换型故障发生后故障相阀侧电流直流分量出现“由负变正”极性反转特征，可以准确的识别此类故障，有效的防止转换性故障带来的差动保护误闭锁现象。

在换流变阀侧单相接地故障后，短路电流流经换流阀，由于阀的单相导通性，短路电流偏向时间轴一侧，有直流分量。因此可根据故障电流直流分量这一特征对换流变阀侧接地故障进行判别。以a相为例，在换流变阀侧区内单相接地故障后，短路电流流通路径如图1所示，规定流入换流变方向为电流正方向。

由图1可知，当换流变阀侧发生区内单相接地故障后，对于a相，由于故障点位于区内，因此故障电流通过与故障相直接相连的共阳极阀(v4)流经阀侧电流互感器，该电流为流入换流变方向，波形偏于时间轴上方，直流电流为正。

对于换流变阀侧区外接地故障，故障后短路电流流通路径如图2所示。由于a相故障点位于区外，因此故障电流通过与非故障相直接相连的共阳极阀(v6)流经阀侧电流互感器，该电流为流出换流器方向，波形偏于时间轴下方，直流分量为负。

以a相为例，对换流变阀侧进行区外转区内接地故障仿真。其中，区外故障时刻选取0.49s，并在区外故障发生两个周期(0.04s)后转为区内故障。换流变差动电流及二次谐波百分含量如图3所示，可以看出此时的差动电流虽然逐渐增大，但是其二次谐波含量远大于门槛值15％，差动保护将发生误闭锁。

由图4可知，转换性故障发生时，阀侧电流直流分量出现非常明显的“由负变正”极性反转特征，据此可以准确的识别此类故障，有效的防止转换性故障带来的差动保护误闭锁现象。

改进后的换流变差动保护动作判据流程图如图5所示。以换流变阀侧a相接地故障为例，差动电流ida为：

ida＝|id1a+id2a|

其中，id1a与id2a分别表示换流变a相网侧和阀侧电流。一旦检测到a相差动电流ida大于启动电流0.2in，in为额定电流，则在一个周期后计算差动电流二次谐波含量，若二次谐波含量小于15％，则判定为区内故障，保护动作；如果二次谐波含量大于等于15％，则判断在故障后换流变故障相阀侧电流是否存在直流分量极性反转，若同时发生直流分量极性反转，则判定为换流变阀侧区外转区内故障，保护动作。当二次谐波含量大于15％，但故障后换流变故障相阀侧电流不存在直流分量极性反转，则判定为发生区外故障，保护不动作，也即保护闭锁。

此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。