一种快速动态响应同步调相机保护整定计算模型的制作方法

本发明属于继电保护技术领域，具体涉及一种快速动态响应同步调相机保护整定计算模型。

背景技术：

当前长三角地区的常规电源发展受到限制，区外受电比例大幅增加，且未来呈现多直流集中馈入的受端电网结构。随着远距离直流输电电网的规模化建设，其输电容量、电压等级不断提高，换流站对无功补偿的容量需求也越来越大，在电网动态调整过程中，无功支撑能力不足的问题突出，电压稳定问题较为严重。

同步调相机(又称同步补偿机)是不带机械负载的同步电动机，作为一种无功补偿装置，向电力系统提供或吸收无功功率，改善电网功率因数，进而维持电网电压水平。近年来随着特高压送端和受端调相机的投运，调相机保护装置在我国直流输电系统中得到越来越广泛的应用，极大地促进了继电保护运行管理水平的提高。然而在应用中不同厂家保护装置的保护逻辑、保护原理和定值格式等不统一、不规范的问题日渐凸显，给调相机组的运行、维护和管理等带来较大困难。对同步调相机的保护问题进行研究和分析，继而有针对性地进行整定计算优化，提出更加完善、更加合理的整定计算方法，是当前同步调相机技术实用化过程中亟待解决的重要课题。

同步调相机因为投资费用昂贵，运行维护比较困难，所以在上世纪九十年代基本退出使用，研究静止变频启动过程对调相机保护影响的文献很少，而研究静止变频启动过程对抽水蓄能发电机和燃气轮机保护影响的文献较多，具有一定的借鉴作用。但是对于同步调相机的整定保护研究相对较少，而且很多文章只是提出了一般的整定方法，但对于真正可以在实际中应用且解决实际问题的整定计算论述很少。需要研究新的适合宽范围调相机的保护配置方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种快速动态响应同步调相机保护整定计算模型，为快速动态响应同步调相机保护整定计算提供参考依据。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种快速动态响应同步调相机保护整定计算模型，包括匝间保护整定计算模型、基波零压定子接地保护整定计算模型、反时限过励磁保护整定计算模型、过电压保护整定计算模型、失磁保护整定计算模型、误上电保护整定计算模型和低压解列保护整定计算模型；

所述匝间保护整定计算模型：

a)同步调相机纵向零压u0.op：

u0.op＝kreluunb.max

其中，krel为可靠系数，取1.2～1.3；uunb.max为调相机正常运行时基波最大不平衡电压或调相机正常运行时最大不平衡电压；纵向零压定值根据调相机在并网状态或者满负荷情况下运行期间的现场实测值整定；

b)纵向零压延时t：

按躲过专用pt一次侧断线的判定时间整定。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的基波零压定子接地保护整定计算模型：

a)基波零序电压低定值u0.op：

按躲过正常运行时的最大不平衡基波零序电压u0.max整定，即

u0.op＝krelu0.max

式中：krel为可靠系数；u0.max为调相机并网后机端或中性点实测的最大不平衡基波零序电压；

b)基波零序电压低定值延时：

基波零序电压低定值延时与系统接地保护配合，分三种情况：(a)动作电压若已躲过主变高压侧耦合到机端的零序电压，延时取0.3～1.0s；(b)具有高压侧系统接地故障传递过电压防误动措施的保护装置，延时取0.3～1.0s；(c)动作电压若低于主变高压侧耦合到机端的零序电压，延时与高压侧接地保护配合。

上述的反时限过励磁保护整定计算模型：

反时限过励磁保护按调相机制造厂家提供的反时限过励磁特性曲线整定；

反时限过励磁动作曲线用分段式内插法来拟合：

在反时限过励磁动作曲线上设定7～10个分点(ni,ti)，i＝1，2，3，…，原则是曲率越大，分点设的越密，设分点顺序要求为：

ni＞ni+1，ti＜ti+1

或ni＜ni+1，ti＞ti+1

反时限过励磁保护定值整定过程中，从动作时间或动作定值上考虑裕度；

从时间上考虑时，整定时间为反时限过励磁特性曲线时间的60～80％；

从动作定值考虑时，调相机过励磁倍数级差取0.03，最小定值与定时限定值配合。

上述的过电压保护整定计算模型为：

a)过电压定值整定按：(1)小于设备过电压承受能力；(2)与交流滤波器过电压保护配合，所述交流滤波器过电压保护定值为1.3un，0.5s；

b)过电压延时：

过电压延时与交流滤波器过电压保护延时配合，取0.6s。

上述的失磁保护整定计算模型：

a)逆无功功率百分比：

按躲调相机部分失磁进相运行工况下无功整定，取

qop＝100×krel×qlp/qn

式中：krel为可靠系数，取1.1～1.2；qlp为调相机部分失磁进相运行时反向无功；qn为调相机额定无功功率；

d)母线低电压：

本判据用于防止由调相机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电，母线低电压动作值uop.3ph为：

uop.3ph＝(0.85～0.95)uh.min

式中：uh.min为主变高压侧母线正常运行最低电压；

e)失磁保护i段延时：

失磁保护i段延时按躲振荡所需的时间整定，取1s。

上述的误上电保护整定计算模型：

a)误上电过流定值：

按调相机误上电时应可靠启动为条件整定，取值范围为(0.3～0.8)ie，ie为调相机额定电流；

b)误上电低电压定值：

取值范围为un为调相机机端线电压；

c)误上电低频定值：

取额定频率的90％～96％；

d)误上电保护延时：

取值范围为0.1～0.2s。

上述的低压解列保护整定计算模型：

a)低压解列电压定值：

低压解列电压按照躲过调相机正常运行的最低电压整定：

uop＝krelumin

式中：uop为调相机低压解列电压；krel取0.7:0.9；umin为调相机正常运行的最低电压；

b)低压解列延时定值：

低压解列延时按照全站失电整定，动作于跳闸，取20s。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种快速动态响应同步调相机的保护整定计算模型，给快速动态响应同步调相机保护整定计算提供了参考依据，使保护功能更加完善，保护定值更加合理，最大限度地保护同步调相机。

附图说明

图1是反时限过励磁保护动作整定示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的一种快速动态响应同步调相机保护整定计算模型，包括匝间保护整定计算模型、基波零压定子接地保护整定计算模型、反时限过励磁保护整定计算模型、过电压保护整定计算模型、失磁保护整定计算模型、误上电保护整定计算模型和低压解列保护整定计算模型；

所述匝间保护整定计算模型：

a)同步调相机纵向零压u0.op：

u0.op＝kreluunb.max

其中，krel为可靠系数，取1.2～1.3；uunb.max为调相机正常运行时基波最大不平衡电压或调相机正常运行时最大不平衡电压；纵向零压定值根据调相机在并网状态或者满负荷情况下运行期间的现场实测值整定；

b)纵向零压延时t：

按躲过专用pt一次侧断线的判定时间整定，建议t取0.2s。

所述基波零压定子接地保护整定计算模型：

a)基波零序电压低定值u0.op：

按躲过正常运行时的最大不平衡基波零序电压u0.max整定，即

u0.op＝krelu0.max

式中：krel为可靠系数；u0.max为调相机并网后机端或中性点实测的最大不平衡基波零序电压；

基波零序电压低定值u0.op，建议固定取8％u0n，实测之前，u0n为机端单相金属性接地时中性点或机端的零序电压(二次值)；

b)基波零序电压低定值延时：

基波零序电压低定值延时与系统接地保护配合，分三种情况：(a)动作电压若已躲过主变高压侧耦合到机端的零序电压，延时取0.3～1.0s；(b)具有高压侧系统接地故障传递过电压防误动措施的保护装置，延时取0.3～1.0s；(c)动作电压若低于主变高压侧耦合到机端的零序电压，延时与高压侧接地保护配合。

实施例中，基波零序电压低定值延时建议固定取0.8s。

所述反时限过励磁保护整定计算模型：

反时限过励磁保护按调相机制造厂家提供的反时限过励磁特性曲线(参数)整定，如图1所示；

反时限过励磁动作曲线(曲线2)一般不易用一个数学表达式来精确表达，而是用分段式内插法来确定n(t)的关系，拟合曲线2：

一般在反时限过励磁动作曲线上设定7～10个分点(ni,ti)，i＝1，2，3，…，原则是曲率越大，分点设的越密，设分点顺序要求为：

ni＞ni+1，ti＜ti+1

或ni＜ni+1，ti＞ti+1

反时限过励磁保护定值整定过程中，宜考虑一定的裕度，可以从动作时间或动作定值上考虑裕度(两者取其一)；

从时间上考虑时，整定时间为反时限过励磁特性曲线(曲线1)时间的60～80％；

从动作定值考虑时，调相机过励磁倍数级差取0.03，最小定值与定时限定值配合。

所述过电压保护整定计算模型为：

a)过电压定值整定按：(1)小于设备过电压承受能力；(2)与交流滤波器过电压保护配合，目前交流滤波器过电压保护定值为1.3un，0.5s；

实施例中，过电压定值建议固定取1.3un。

b)过电压延时：

过电压延时与交流滤波器过电压保护延时配合，建议取0.6s。

所述失磁保护整定计算模型：

a)逆无功功率百分比：

按躲调相机部分失磁进相运行工况下无功整定，取

qop＝100×krel×qlp/qn

式中：krel为可靠系数，取1.1～1.2；qlp为调相机部分失磁进相运行时反向无功；qn为调相机额定无功功率；

实施例中，逆无功功率百分比建议取11％。

b)母线低电压：

本判据用于防止由调相机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电，母线低电压动作值uop.3ph为：

uop.3ph＝(0.85～0.95)uh.min

式中：uh.min为高压母线最低正常运行电压；

实施例中，母线低电压动作值建议取0.95uh.min。

c)失磁保护i段延时：

失磁保护i段延时按躲振荡所需的时间整定，建议取1s。

所述误上电保护整定计算模型：

a)误上电过流定值：

按调相机误上电时应可靠启动为条件整定，取值范围为(0.3～0.8)ie，ie为调相机额定电流；

实施例中，误上电过流定值建议取0.5ie。

b)误上电低电压定值：

取值范围为un为调相机机端线电压；

实施例中，误上电低电压定值建议取

c)误上电低频定值：

一般取额定频率的90％～96％，建议取48hz；

d)误上电保护延时：

一般可整定为0.1～0.2s，建议取0.15s。。

所述低压解列保护整定计算模型：

a)低压解列电压定值：

低压解列电压按照躲过调相机正常运行的最低电压整定：

uop＝krelumin

式中：uop为调相机低压解列电压；krel取0.7:0.9；umin为调相机正常运行的最低电压；

实施例中，低压解列电压定值建议取70v。

b)低压解列延时定值：

低压解列延时按照全站失电整定，动作于跳闸，建议取20s。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。