一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法

摘要

本发明公开了一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法，定值整定方法包括两端运行定值整定方法和多端运行定值整定方法，动作配合方法包括构建多端直流输电系统、基于上述的多端直流线路保护定值方法对已构建的系统进行定值以及当系统中的整流站接到线路保护动作、汇流母线差动保护动作及极保护动作信号后，根据具体情况进行相应的换流阀强制移相、极停运或重启操作；该定值方法能够解决多端直流线路保护在定值整定和保护动作选择性方面的难题，基于该定值整定和动作配合方法，可保证设备和人身安全，提高了多端直流输电系统的运行可靠性，具有较强的可操作性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法。

背景技术

据统计表明，直流系统故障主要为直流线路故障，因此，可靠的直流线路保护对于保障高压直流输电系统安全的意义重大。不同于两端直流系统，多端直流系统包含多条直流线路，如何确保直流线路保护可靠动作是多端直流系统保护的关键问题。

多端直流输电系统中，不同的直流线路在直流换流站内通常通过汇流母线相连接。直流线路故障由于多为瞬时性故障，在直流线路保护判断出故障并出口后，通常采用直流故障重启策略，即将直流线路电流降为零，直流电压降至零甚至负压，来实现去游离清除瞬时性故障的目的。但汇流母线位于站内，如果发生接地故障多为永久性故障，一旦发生该类故障，多端直流系统应停运，以确保设备和站内运行人员人身安全。汇流母线通常配置汇流母线差动保护，即利用多条直流线路的电流作差，来判断故障是否位于汇流母线区域。换流站站内通常配置直流极保护，保护换流站内故障。

在两端系统中，通常是按照对站平波电抗器阀侧故障保护不动作，作为定值整定原则。但是在多端系统中，由于系统运行方式复杂，故障特性分布较广，各换流站线路保护定值的配合难度很大。如果定值均整定较低，汇流母线甚至相邻换流站内的故障，可能会造成本站线路保护误动；如果定值均整定较高，线路保护在线路远端故障情况下行波保护等动作速度快的线路保护可能拒动。

如果多端线路保护定值以及保护动作上配合不当，可能导致汇流母线或换流站内故障情况下，按照线路保护动作来执行故障重启策略，威胁换流站内设备和人身安全；或者在线路故障情况下，线路保护无法快速动作。为了解决多端直流线路保护的上述难题，亟待研究多端直流线路保护在保护定值和保护动作方面的配合方案。

发明内容

本发明提供的一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法，该定值方法能够解决多端直流线路保护在定值方面的难题，基于该定值方法的操作方法，可保证设备和人身安全，提高了多端直流输电系统的运行可靠性，具有较强的可操作性。

为实现上述目的，本发明提供了一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法，具体如下：

一种多端直流线路保护的定值整定方法，包括两端运行定值整定方法和多端运行定值整定方法，其中，两端运行定值方法为直流线路保护区包含本站直流线路电流测点至对站平波电抗器之间的直流线路及所有设备，定值整定原则为相邻换流站平波电抗器阀侧故障保护不动作；多端运行定值方法为保留相邻换流站两端运行方式下的直流线路保护，退出非相邻换流站两端运行方式下的直流线路保护；在整流站增加一段行波保护，保护范围可以进一步延伸到下一条线路，定值整定原则为相邻换流站交流故障保护不动作。

一种多端直流线路保护的动作配合方法，包括构建多端直流输电系统、基于上述的多端直流线路保护定值方法对已构建的系统进行定值以及当系统中的整流站接到保护动作信号后进行相应操作，其具体操作方法如下：

当整流站接到本站或其他站直流线路保护装置传输的线路故障重启命令，则根据所述线路故障重启命令控制整流站的换流阀强制移相；

整流站移相期间，如果接收到汇流母线差动保护动作信号，则下发极紧急停运的命令，所有换流站执行极停运；

整流站移相期间，如果接收到其他换流站极保护动作信号，当故障换流站为系统唯一在运整流站或唯一在运逆变站，则执行极闭锁命令；如果故障换流站不是唯一在运整流站或不是唯一在运逆变站，则执行隔离故障换流站再重启命令；

整流站移相期间，如果未收到其他换流站极保护和汇流母线保护动作的信号，则等待去游离时间之后，按线路故障重启策略执行阀重启动命令及后续操作。

优先地，所述多端直流输电系统包括：M个整流站及N个逆变站，其中，M和N均为大于或等于1的整数，M+N为大于或等于3的整数，不同直流线路连接于汇流母线，所述汇流母线位于某一个换流站站内。

优先地，所述换流站包括极控装置、线路保护装置和极保护装置，不同换流站的极控装置两两之间建立通信连接，不同换流站的线路保护装置两两之间建立通信连接；同一换流站站内极保护装置、线路保护装置以及极控装置之间相互建立通信连接。

本发明提供的一种多端直流线路保护的定值整定及动作配合方法，定值方法描述了两端及多端运行情况下的线路保护范围及整定原则，该定值方法能够解决多端直流线路保护在定值方面的难题；该动作配合方法构建了多端直流输电系统、基于上述的多端直流线路保护定值方法对已构建的系统进行定值以及整流站收到线路保护装置发出线路故障重启命令后，与相应的换流站汇流母线差动保护、极保护、线路保护共同配合的具体方法，采用上述方法能够解决多端直流线路保护在整定方面的难题，保证设备和人身安全，提高了多端直流输电系统的运行可靠性，具有较强的可操作性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多端直流输电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种多端直流输电系统换流站的结构示意图；

图3A－3C是本发明实施例提供的一种多端直流输电系统的第一种线路保护定值的示意图；

图4A－4B是本发明实施例提供的一种多端直流输电系统的第二种线路保护定值的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种多端直流保护的动作配合方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供一种多端直流线路保护的动作配合方法，包括构建多端直流输电系统、基于确定的多端直流线路保护定值方法对已构建的系统进行定值以及当系统中的整流站接到保护动作信号后进行相应操作。

一种多端直流输电系统，该系统包括M个整流站及N个逆变站，其中，M和N均为大于或等于1的整数，M+N为大于或等于3的整数，不同直流线路连接于汇流母线，所述汇流母线位于某一个换流站站内。具体系统的结构示意图如图1所示，M等于1、N等于2，系统包括整流站A、逆变站B及逆变站C，该多端系统线路包含整流站A连接逆变站B的直流线路1、逆变站B连接逆变站C的直流线路2、直流线路1与直流线路2均连接于汇流母线。每条线路经过平波电抗器与换流阀相连。汇流母线位于逆变站B站内。故障点F1位于线路1，故障点F2位于线路2，故障点3位于汇流母线，故障点4位于逆变站B站内直流高压母线处。

多端直流输电系统换流站的结构示意图如图2所示，整流站A、逆变站B及逆变站C每个换流站都包含有极控装置、线路保护装置和极保护装置三个装置，不同换流站的极控装置两两之间建立通信连接，不同换流站的线路保护装置两两之间建立通信连接；同一换流站站内极保护装置、线路保护装置以及极控装置之间相互建立通信连接。

一种多端直流线路保护的定值方法，包括两端运行定值方法和多端运行定值方法，其中：两端运行定值方法为直流线路保护区包含本站直流线路电流测点至对站平波电抗器之间的直流线路及所有设备，定值整定原则为相邻换流站平波电抗器阀侧故障保护不动作；多端运行定值方法为保留相邻换流站两端运行方式下的直流线路保护，退出非相邻换流站两端运行方式下的直流线路保护；在整流站增加一段行波保护，保护范围可以进一步延伸到下一条线路，定值整定原则为相邻换流站交流故障保护不动作。

多端直流输电系统的第一种线路保护定值的示意图如图3所示，图3A为整流站A的线路保护范围，图3B为逆变站B的线路保护范围，图3C为逆变站C的线路保护范围。

如图3A所示，整流站A线路保护的保护范围从本站线路电流测点IdL_A到逆变站B平波电抗器，定值整定以逆变站B平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则，附加行波保护的保护范围从从本站线路电流测点IdL_A延伸至线路2，定值整定以逆变站C平波电抗器阀侧接地故障该保护不动作且逆变站B交流故障该保护不动作为基本原则。

如图3B所示，逆变站B配置2套线路保护和汇流母线差动保护，第一套线路的保护范围从本站线路电流测点IdL_B1到整流站A平波电抗器，定值整定以整流站A平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则；第二套保护线路的保护范围从本站线路电流测点IdL_B2到逆变站C平波电抗器，定值整定以逆变站C平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则；汇流母线差动保护的保护范围为直流线路电流测点IdL_B1、IdL_B2和IdL_B之间的汇流母线及相关连接线。

如图3C所示，逆变站C线路保护的保护范围从本站线路电流测点IdL_C到逆变站B平波电抗器，定值整定以逆变站B平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则。

多端直流输电系统的第二种线路保护定值的示意图如图4所示，逆变站B退出运行，但汇流母线未退出；图4A是逆变站B退出运行后，整流站A的线路保护范围；图4B是逆变站B退出运行后，逆变站C的线路保护范围。

如图4A所示，整流站A线路保护的保护范围切换到从本站线路电流测点IdL_A到逆变站C平波电抗器，定值整定以逆变站C平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则，附加行波保护退出；如图4B所示，逆变站C线路保护的保护范围切换到从本站线路电流测点IdL_C到整流站A平波电抗器，定值整定以整流站A平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则；由于汇流母线依然接入系统，逆变站B线路保护装置不退出，极保护、极控装置可以退出；逆变站B汇流母线差动保护保护范围切换为直流线路电流测点IdL_B1、IdL_B2之间的汇流母线及相关连接线；逆变站B的2套线路保护也依然投入，第一套保护线路的保护范围从本站线路电流测点IdL_B1到整流站A平波电抗器，定值整定以整流站A平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则，第二套保护线路的保护范围从本站线路电流测点IdL_B2到逆变站C平波电抗器，定值整定以逆变站C平波电抗器阀侧接地故障不动作为基本原则。

一种多端直流线路保护的动作配合方法，其具体操作方法如下：

当整流站接到本站或其他站直流线路保护装置传输的线路故障重启命令，则根据所述线路故障重启命令控制整流站的换流阀强制移相；

整流站移相期间，如果接收到汇流母线差动保护动作信号，则下发极紧急停运的命令，所有换流站执行极停运；

整流站移相期间，如果接收到其他换流站极保护动作信号，当故障换流站为系统唯一在运整流站或唯一在运逆变站，则执行极闭锁命令；如果故障换流站不是唯一在运整流站或不是唯一在运逆变站，则执行隔离故障换流站再重启命令；

整流站移相期间，如果未收到其他换流站极保护和汇流母线保护动作的信号，则等待去游离时间之后，按线路故障重启策略执行阀重启动命令及后续操作。

下面结合图1的多端直流输电系统的结构示意图及图5所示的多端直流保护的动作配合方法流程图，说明具体操作流程。

当线路1发生接地故障F1后，整流站A线路保护动作，动作出口为线路故障重启命令，传输给整流站A极控装置；整流站A极控装置根据该命令执行整流站的换流阀强制移相；整流站A移相期间，将收到逆变站B第一套线路保护的动作信号，但并无汇流母线差动保护和极保护动作信号，因此等待去游离时间之后，按线路故障重启策略执行重启动命令及后续操作。

当线路2发生接地故障F2后，整流站A附加行波保护动作，或者逆变站B第二套线路路保护动作经站间通信传至整流站A线路保护，线路保护动作出口为线路故障重启命令，传给整流站A极控装置；整流站A极控装置根据该命令执行整流站的换流阀强制移相；整流站A移相期间，并无汇流母线差动保护和极保护动作信号，因此等待去游离时间之后，按线路故障重启策略执行重启动命令及后续操作。

当汇流母线发生接地故障F3后，整流站A线路保护动作，动作出口为线路故障重启命令，传输给整流站A极控装置；整流站A极控装置根据该命令执行整流站的换流阀强制移相；整流站A移相期间，将收到逆变站B汇流母线差动保护的动作信号，下发极紧急停运的命令，所有换流站执行极停运。

当逆变站B站内直流高压母线发生接地故障F4后，整流站A线路保护或附加行波保护可能动作，保护动作出口为线路故障重启命令，传给整流站A极控装置；整流站A极控装置根据该命令执行整流站的换流阀强制移相；整流站A移相期间，收到逆变站B极保护动作信号，由于逆变站B不是唯一在运逆变站，在执行隔离故障换流站再执行重启命令。

本发明提供的一种多端直流线路保护的定值及操作方法，定值方法描述了两端及多端运行情况下的线路保护范围及整定原则，该定值方法能够解决多端直流线路保护在定值方面的难题；该操作方法构建了多端直流输电系统、基于上述的多端直流线路保护定值方法对已构建的系统进行定值以及整流站收到线路保护装置发出线路故障重启命令后，与相应的换流站汇流母线差动保护、极保护、线路保护共同配合的具体方法，采用上述方法能够解决多端直流线路保护在整定方面的难题，保证设备和人身安全，提高了多端直流输电系统的运行可靠性，具有较强的可操作性。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。