一种混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法及装置与流程

本发明属于特高压/高压直流输电系统保护，具体涉及一种混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法及装置。

背景技术：

1、随着特高压直流工程在我国输电系统中的地位不断提高，其带来的谐波问题也逐渐凸显，目前在一些直流工程落地区域周边出现了严重的谐波超标问题。无源滤波器pf与有源滤波器apf相串联的混合交流滤波器hapf，满足多种补偿要求，已逐渐成为谐波抑制领域热门的研究课题，也是未来滤波技术的发展方向。如图1所示，混合交流滤波器(hapf)包括：无源交流滤波器(pf)和有源滤波器(apf)两部分，apf通过开关q2接入acf尾端，图1中，虚线框内为有源滤波器(即混合交流滤波器有源区)，虚线框外为无源交流滤波器(即混合交流滤波器无源区)。混合交流滤波器发挥作用的前提是其安全有效地启动并安全地投入运行；在混合交流滤波器启动时，启动电阻r0投入，合上连接断路器q6后，交流电源通过启动电阻r0向换流器充电，充电完成后再合上与启动电阻并联的启动回路断路器q9。

2、在混合交流滤波器启动期间，如果在启动电阻r0与换流器之间发生接地故障，而此时连接断路器q6失灵导致无法跳开，则现有的断路器保护装置在接收到跳闸信号后会通过判断连接断路器处的电流有没有大于电流设定值，来判断连接断路器q6是否失灵，若失灵则延时跳开上一级断路器q5。但是，由于此时启动电阻处于投入状态，导致该连接断路器处的故障电流较小，很可能会小于触发断路器保护的电流设定值，使得断路器保护操作不会触发，而虽然故障电流较小，其长时间存在却也足以对启动电阻造成永久性地损坏；并且在混合交流滤波器正常运行(未投入启动电阻)时，由于故障发生后，现有的保护动作除了跳开连接断路器q6外，还会跳开启动回路断路器q9，以防止连接断路器q6跳闸失败导致故障电流会损坏换流器，此时相当于启动电阻又被投入，又会出现连接断路器处的故障电流较小的情况；而直接降低触发断路器保护的电流设定值则会导致误触发的情况增加。因此无论在混合交流滤波器启动还是正常运行期间，只要连接断路器q6失灵，现有的直接通过判断连接断路器处的电流有没有大于定值来判断是否触发连接断路器q6失灵保护的方法均可靠性不足，可能导致无法及时执行连接断路器失灵的保护动作，使得启动电阻受故障电流影响而损坏，或者容易产生误触发，影响到混合交流滤波器的运行效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法及装置，用于解决现有技术中依靠判断连接断路器处的电流是否大于定值来触发连接断路器失灵保护的方式可靠性不足导致的无法及时执行连接断路器失灵的保护动作或容易误触发的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法，所述混合交流滤波器由有源滤波器首端与无源交流滤波器尾端连接构成，当同时满足如下四个条件时，在设定延时时间后，控制混合交流滤波器连接断路器失灵保护动作：

3、条件一：连接断路器失灵保护的动作开入有效；

4、条件二：启动电阻处存在故障电流；

5、条件三：高压断路器处于合闸位置；

6、条件四：接地断路器由分闸位置变为合闸位置；

7、所述连接断路器为将混合交流滤波器中的有源滤波器与无源交流滤波器尾端连接的断路器；所述启动电阻为与混合交流滤波器中的有源滤波器的换流器串联连接的电阻；所述高压断路器为将混合交流滤波器中的无源交流滤波器首端与交流母线连接的断路器；所述接地断路器为将混合交流滤波器中的无源滤波器尾端接地的断路器。

8、上述技术方案的有益效果为：通过开入和开关状态确认混合交流滤波器母线区的故障保护动作和无源区的故障保护动作均未成功隔离故障，保证处于有源区的故障保护动作的工况下，因此才能相应地进行后续的连接断路器失灵的判断和保护，避免混合交流滤波器连接断路器失灵保护动作误触发，提高混合交流滤波器连接断路器失灵保护动作的可靠性，防止对输电系统造成影响。

9、进一步地，连接断路器失灵保护的动作开入为双开入，且两个连接断路器失灵保护的动作开入的开入量相同；

10、判断是否满足连接断路器失灵保护的动作开入有效的条件的方式为：两个连接断路器失灵保护的动作开入同时存在，且所述两个开入同时存在的时长不超过设定时长阈值，则判定满足连接断路器失灵保护的动作开入有效的条件。

11、上述技术方案的有益效果为：连接断路器失灵保护的动作开入为双开入，且两个连接断路器失灵保护的动作开入的开入量相同，相当于设置了冗余开入，保证两个开入互为参照，避免单个开入难以被发现的误识别情况；并且根据开入通常具有存在时间较短的特征，在双开入长期存在时及时闭锁连接断路器失灵保护并发出警报，避免连接断路器失灵保护误触发的同时也提醒工作人员及时检修。

12、进一步地，若ct断线闭锁失灵保护逻辑启动控制字投入，且判定启动电阻处的三相电流发生ct断线，则判断是否满足启动电阻处存在故障电流的条件的方式为：

13、若满足ia＞iset、ib＞iset或ic＞iset中的任意一项，则判定满足启动电阻处存在故障电流的条件；

14、其中，ia、ib和ic分别为启动电阻处的三相电流；iset为连接断路器失灵保护设定阈值。

15、进一步地，若ct断线闭锁失灵保护逻辑启动控制字未投入，或者判定启动电阻处的三相电流未发生ct断线，则判断是否满足启动电阻处存在故障电流的条件的方式为：

16、若满足ia＞iset、ib＞iset和ic＞iset中的任意一项，或者满足3i0＞i0set和i2＞i2set中的任意一项，则判定满足启动电阻处存在故障电流的条件；

17、其中，ia、ib和ic分别为启动电阻处的三相电流；iset为设定相电流阈值；i0和i2分别为启动电阻处的零序电流和负序电流；i0set和i2set分别为设定零序电流阈值和设定负序电流阈值。

18、上述技术方案的有益效果为：除启动电阻处的三相电流对应的判据外，还增设了“启动电阻处的零序电流过流和负序电流过流”对应的判据，由此通过提供多种判据，能够从多方面检测故障电流是否存在，以提高检测结果的灵敏性；并且为尽可能地节省计算成本，该判据经ct断线和ct断线闭锁失灵保护逻辑启动控制字闭锁。

19、进一步地，判断是否满足高压断路器处于合闸位置的条件的方式为：

20、若满足min(iha,ihb,ihc)＞iyl1，则判定满足高压断路器处于合闸位置的条件；

21、其中，min(iha,ihb,ihc)为无源交流滤波器首端处的a相、b相、和c相电流基波有效值中的最小值；iyl1为第一有流定值；iyl1的取值范围与无源交流滤波器处的额定电流相关。

22、进一步地，接地断路器由分闸位置变为合闸位置的条件的方式为：若同时满足突变脉冲沿判据和稳态值判据，则判定满足接地断路器由分闸位置变为合闸位置的条件；

23、其中，突变脉冲沿判据为：ida(t)-ida(t-2t)＜kie且idb(t)-idb(t-2t)＜kie且idc(t)-idc(t-2t)＜kie；

24、其中ida(t)、idb(t)和idc(t)分别为当前采样时刻高压断路器处的a相、b相、和c相电流基波有效值，ida(t-2t)、idb(t-2t)和idc(t-2t)分别为两个采样周期前的采样时刻高压断路器处的a相、b相、和c相电流基波有效值，k为大于0的系数，ie为无源交流滤波器处的额定电流；

25、稳态值判据为：min(ida,idb,idc)＞iyl2；

26、其中，min(ida,idb,idc)为有源交流滤波器首端处的a相、b相、和c相电流基波有效值中的最小值，iyl2为第二有流定值；iyl2的取值范围与无源交流滤波器处的额定电流相关。

27、上述技术方案的有益效果为：判定满足接地断路器由分闸位置变为合闸位置的条件设置为同时满足突变脉冲沿判据和稳态值判据，可以尽可能地保证不出现误判的情况，提高接地断路器由分闸位置变为合闸位置的判断结果的可靠性。

28、进一步地，所述混合交流滤波器连接断路器失灵保护动作为：跳开高压断路器和接地断路器。

29、进一步地，当满足接地断路器由分闸位置变为合闸位置的条件后，若在设定展宽时间内，同时满足条件一、条件二和条件三，则判定同时满足所述的四个条件。

30、上述技术方案的有益效果为：能够避免条件四的逻辑判定结果与条件一、条件二和条件三的逻辑判定结果不同步导致出现误判的情况。

31、进一步地，所述设定展宽时间大于等于1秒。

32、本发明还提供了一种混合交流滤波器连接断路器失灵的保护装置，包括采集器和处理器，所述采集器用于分别获取连接断路器处、高压断路器处、无源交流滤波器首端处、有源滤波器首端处和启动电阻处的相应电流值，所述处理器用于执行程序指令，以实现如上述的混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法。

33、该混合交流滤波器连接断路器失灵的保护装置能够实现与上述混合交流滤波器连接断路器失灵的保护方法相同的有益效果。