交直流深度耦合下變壓器差動類保護動作性能分析及新原理研究.pdf

1、如何保障和提升變壓器保護在各種復雜運行工況和故障場景下的正確動作率是主設備保護領域不多的尚未得到理想解決的問題之一。相比于常規(guī)變壓器，應用于高壓直流輸電和特高壓直流輸電的換流變壓器（換流變）地處交直流交匯的中樞且其運行方式特殊，其保護面臨的問題則更為復雜。隨著特高壓直流輸電技術的發(fā)展和應用，特高壓換流站交直流場接線方式存在差異，電磁環(huán)境更加復雜，其故障及恢復過程對換流變保護的影響將更為嚴重。然而，目前對于換流變差動類保護異常動作行為的研

2、究，只有事故報道和較為粗淺的分析，各種特殊工況下的擾動對換流變保護性能的影響機理尚不明確，因此，透徹研究各種復雜暫態(tài)擾動下，換流變保護異常動作的場景和機理，尋求擾動及故障電氣量的變化特征及規(guī)律，并由此針對性地提出解決方案，對于提升換流變保護正確動作率，從而進一步提升變壓器保護整體正確動作率，顯得尤為重要。
　　本研究主要內容包括：⑴在交直流深度耦合場景加劇復雜涌流對變壓器差動類保護的影響研究方面，為深入分析實際工程中的交直流接線拓

3、撲及控制邏輯對涌流發(fā)展及傳遞作用的影響，本文基于天廣直流工程和云廣直流工程的實際參數，以及各個交直流控制環(huán)節(jié)實際策略與邏輯，建立較完備的實際超高壓交直流系統(tǒng)和特高壓交直流系統(tǒng)仿真模型，此項工作可為后續(xù)針對各類型涌流特征和故障特征的研究奠定基礎；為揭示傳統(tǒng)換流變小差保護在某些合閘工況和故障工況下誤動和誤制動的機理，本文基于上述建立的仿真模型，仿真分析換流變特殊勵磁涌流及故障電流的暫態(tài)特征，并分析二次諧波制動判據在上述場景下的局限性，此項工

4、作可為換流變小差保護不明原因異常動作行為的研究提供機理分析方面參考；為研究故障切除所致的恢復性涌流對傳統(tǒng)零序比例差動保護的影響，本文基于數理方程和電磁暫態(tài)模型，從解析分析和時域仿真兩個角度定量闡述同母換流變故障及切除后涌流的產生原因及嚴重程度，并建立涌流引起的TA偏磁累積效應與零差保護誤動之間的關聯(lián)關系，此項工作可為揭示TA偏磁累積效應可能導致零差保護存在潛在誤動風險的機理研究提供可借鑒的思路；為揭示和應涌流對導致特高壓換流站大差保護誤

5、動的根本原因，本文基于上述仿真模型分析特高壓換流變空投時對稱性涌流的產生過程和變化特點，闡明二次諧波制動判據失去閉鎖能力造成特高壓換流變大差保護誤動的機理，此項工作可為提升當前和未來特高壓換流站大差保護的動作可靠性提供分析手段。⑵在提升變壓器差動類保護動作性能的關鍵技術研究方面，為提升基于時差法判據的變壓器縱差保護的動作安全性，本文提出基于改進半波傅里葉前置濾波的優(yōu)化時差法判據，結合二次諧波制動判據以及基本的比例制動判據，形成變壓器主保

6、護改進綜合方案，并將其應用于常規(guī)高壓變壓器及超高壓換流變，此項工作可為有效提升各類高壓/超高壓變壓器縱差保護在各類復雜故障、擾動和特殊工況的動作可靠性提供新的手段；為規(guī)避不含附加制動判據的傳統(tǒng)零差保護在外部故障切除所致恢復性涌流下的潛在誤動風險，本文提出在傳統(tǒng)零差保護判據中增設基于標準化Hausdorff圖形相似度匹配算法的波形匹配附加制動判據，能夠在不犧牲傳統(tǒng)零差保護性能的前提下有效避免故障切除涌流引入的誤動風險，此項工作可為提升變壓