HVDC換相失敗對交流保護的影響及對策.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，電力作為先行行業(yè)，已進入快速發(fā)展時期。直流輸電以其獨有的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢，對我國電力工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，以華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)為典型的交直流互聯(lián)電網(wǎng)也已逐步成型。換相失敗是直流輸電系統(tǒng)最為常見的故障之一，由于交直流系統(tǒng)之間存在緊密的電磁耦合關(guān)系以及直流系統(tǒng)自身特殊的運行和控制方式，使得交直流互聯(lián)電網(wǎng)故障動態(tài)行為與純交流不同，因此研究交直流互聯(lián)環(huán)境下繼電保護的動作性能具有重要意義。
　　換相失敗的快速準確

2、檢測對交直流互聯(lián)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。本文詳細分析了換相失敗期間直流電流的局部變化規(guī)律及原因。然后通過定義的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)梯度檢測直流電流，當檢測到的形態(tài)梯度大于某一門檻值同時逆變側(cè)直流電流變化率呈上升趨勢時即認為發(fā)生了換相失敗，該方法不僅能夠檢測換相失敗，對故障特征與換相失敗類似的逆變器自身故障同樣適用。另外對由交流側(cè)嚴重故障引發(fā)的換相失敗而言，該方法同時兼具預(yù)測功能。
　　交直流互聯(lián)電網(wǎng)中直流系統(tǒng)等值工頻變化量電流的暫態(tài)特性

3、是分析直流饋入對交流繼電保護影響的關(guān)鍵。本文通過詳細的理論分析獲得了不同程度交流故障情況下直流系統(tǒng)等值工頻變化量電流的暫態(tài)特性。通過引入坐標平面描述等值工頻變化量電流的相位變化情況，同時在坐標平面上可以確定其最大的變化范圍，為進一步分析換相失敗對交流繼電保護的影響打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　由于交直流互聯(lián)系統(tǒng)換相失敗時引起的電磁暫態(tài)過程與純交流環(huán)境下不同，將會對電流差動保護帶來一定影響。本文在獲取直流系統(tǒng)換相失敗時的等值工頻電流與換流

4、母線電壓之間的關(guān)系曲線的基礎(chǔ)上，理論推導(dǎo)了交直流互聯(lián)系統(tǒng)中電流差動保護的表達式，并對與直流系統(tǒng)直接相連的輸電線路的差動保護進行了詳細的分析。分析結(jié)果表明，交直流互聯(lián)運行環(huán)境下發(fā)生區(qū)內(nèi)故障有可能引發(fā)差動保護的拒動，并進一步提出僅基于幅值來識別內(nèi)部故障的應(yīng)對策略。PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗證了上述分析的正確性。
　　距離保護是高壓輸電線路的典型配置之一。交直流互聯(lián)系統(tǒng)運行帶來的故障暫態(tài)過程變異，同樣會對距離保護的動作特性產(chǎn)生影響

5、。分析表明直流饋入對距離保護的影響主要在于直流電流作用于過渡電阻而引起的附加測量阻抗變化，同時指出在金屬性故障條件下，相較于傅氏算法，R-L算法在阻抗測量上更為快速和穩(wěn)定，能夠很好地適應(yīng)交直流互聯(lián)系統(tǒng)。對傳統(tǒng)交直流互聯(lián)系統(tǒng)模型進行了分析，同時基于零序電流的分布情況對模型進行了改進。然后基于疊加原理，結(jié)合接地阻抗繼電器的接線方式，詳細分析了直流饋入作用于過渡電阻時對距離保護的影響，并提出了增加零序方向元件輔助判別的解決措施。最后，基于PS