一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及柔性直流输电系统的继电保护。

背景技术：

1、换相电抗作为柔性直流输电系统(voltage sourced converter based highvoltage direct current，vsc-hvdc)的重要元件，其与换流变压器共同组成交直流互联系统能量交换的纽带，具有隔离交流电网与电压源换流器、抑制谐波电流、完成能量存储和传输的功能，对交直流系统至关重要。目前，换相电抗配备的保护为过电流保护。然而，一方面，由于换相电抗直接与换流器相联，换流器工作的非线性使得换流变压器和换相电抗的运行工况和故障特征变得复杂；另一方面，换相电抗过电流保护不带方向元件，故存在换流变压器阀侧套管故障误动作的风险。因此，有必要研究换流变压器阀侧套管故障对换相电抗过电流保护的影响，保证换相电抗的过电流保护在换流变压器阀侧套管故障时不会误动作跳闸。

2、在现有文献中，文献[1]建立了vsc-hvdc系统换流变压器阀侧套管单相接地故障后的零序等值电路，分析了零序电流的流通路径，利用开关函数法推导了直流侧电容电压表达式，但没有推导阀侧套管电流表达式，也没有对其他故障进行分析。文献[2]建立了vsc-hvdc系统直流侧电容中点不同接地方式下的换流变压器阀侧套管不对称故障和直流线路单极接地的等值电路，定性分析了阀侧套管电流的特点，缺点是分析过程依赖于仿真结果，与实际情况存在差距。文献[3]、[4]分析了vsc-hvdc系统换流变压器阀侧套管单相接地故障的零序电流流通路径，推导出零序阻抗的表达式并指出：零序阻抗与系统换相电抗相互抵消，使得总阻抗较小、套管电流较大，但未对阀侧套管上其他类型的故障进行分析。文献[5]通过仿真验证了文献[3]、[4]的结论。

3、可见，现有研究主要分析换流变压器阀侧套管故障的等值电路和电流流通路径，没有对故障后流过套管和换相电抗的电流进行定量分析，也没有分析对换相电抗过电流保护的影响。所以，研究换流变压器阀侧套管发生故障对换相电抗过电流保护的影响、提出防止其误动作的方法对于保证电网安全运行具有重要的理论意义和实用价值。

4、参考文献

5、[1]高一波，徐习东，金阳忻。交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响。电网技术，2014，38(10)：2665-2670.

6、[2]鲁国正，高亮，梁智敏。电压源换流器接地方式对直流配电系统的影响。电力系统保护与控制，2016，44(12)：75-80.

7、[3]杨杰，郑健超，汤广福。电压源换相高压直流输电系统接地方式设计。中国电机工程学报，2010，30(19)：14-19.

8、[4]杨杰,郑健超,汤广福。电压源换相hvdc站内交流母线故障特性及保护配合。中国电机工程学报,2010,30(16)：6-11.

9、[5]王娟娟。vsc-hvdc系统典型故障仿真与分析。西安建筑科技大学机电工程学院，2015.

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，在换流变压器阀侧套管发生故障时闭锁换相电抗的过电流保护，技术方案如下：

2、一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：

3、步骤1：对换相电抗上安装的电流互感器采样数据进行半周绝对值积分，得到以故障发生时刻为起点计算的半周积分值s全(t1)和以故障发生一段时间后为起点计算的半周积分值s全(t2)；

4、步骤2：计算|s全(t2)-s全(t1)|，当|s全(t2)-s全(t1)|＞sset持续满足3ms则闭锁换相电抗的过电流保护，整定值sset按照躲开正常运行时基波电流半周积分值10％整定。

5、本发明的有益效果如下：

6、1.基于换流变压器阀侧套管发生不对称故障后流过换相电抗电流互感器的电流除了基波外还包含衰减非周期分量的特征，提出了一种防止换相电抗过电流保护误动作的方案，能可靠闭锁其误动作，原理清晰。

7、2.该闭锁方案计算简单、易于实现。

技术特征：

1.一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：

技术总结
本发明涉及一种防止换相电抗过电流保护误动作的方法，包括下列步骤：步骤1：对换相电抗上安装的电流互感器采样数据进行半周绝对值积分，得到以故障发生时刻为起点计算的半周积分值S<subgt;全(t1)</subgt;和以故障发生一段时间后为起点计算的半周积分值S<subgt;全(t2)</subgt;；步骤2：计算|S<subgt;全(t2)</subgt;‑S<subgt;全(t1)</subgt;|，当|S<subgt;全(t2)</subgt;‑S<subgt;全(t1)</subgt;|＞S<subgt;set</subgt;持续满足3ms则闭锁换相电抗的过电流保护，整定值S<subgt;set</subgt;按照躲开正常运行时基波电流半周积分值10％整定。

技术研发人员：张艳霞,董广浩
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13