不同故障下特高压换流变压器差动保护动作特性分析

换流变压器作为高压直流输电系统中重要的电气设备,其继电保护对保障系统安全运行有着非常重要的作用。目前,变压器大多采用基于二次谐波制动的差动保护闭锁方案。特高压直流输电系统中换流器的非线性导致换流变压器和普通电力变压器差动保护存在差异。通过构建相应的短路电流流通路径,研究了换流变压器差动电流在区内单相接地短路故障、区内相间短路故障以及整流侧阀短路故障情况下的特点。研究结果表明,换流变发生区外故障时差动保护不会误动,但换流变发生区内故障时差动保护可能拒动。     

特高压有载调压变压器差动保护特性分析

为研究特高压有载调压变压器差动保护特性,从变压器差动保护基本特性、差流不平衡特性等方面进行了研究,指出常规调压变压器保护在特高压变压器有载调压过程中的动作风险。通过对差流不平衡特性影响因素深入分析,给出调压变压器差动保护额定电流选取建议。通过仿真试验得到了不同档位下差流分布情况,提出了有载调压过程中调压变压器差动保护整定策略,并通过仿真试验得到验证。     

无功功率就地补偿对变压器调档过程的影响分析

本文以一起某110kV变电站变压器差流越限告警实例为依据,深入分析了变电站内变压器调档过程中由于系统节点无功功率不足,且该变电站内未安装无功补偿设备,导致变压器差动保护和差动电流增加,并触发差流越限告警,威胁电网的安全稳定运行。文中采用现场记录的数据计算出变压器调档过程中产生的差流大小,并从理论上探析了无功功率对变压器及输电线路的影响,为类似事件的分析提供参考。     

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。     

特高压直流保护动作策略优化

特高压直流输送容量大,一极停运对两端交流系统的冲击很大,且导致单极大地回线运行,很大的入地直流电流对交流系统及附近的金属件产生不利影响,尤其对在运的换流变以及换流站近端的变压器产生直流偏磁,威胁换流变及变压器的安全运行。文中对特高压直流保护中的换流器差动保护、接地极线过负荷保护、接地极线不平衡保护以及线路重启逻辑的动作策略进行了优化,可大大缩短上述保护动作一极闭锁后单极大地回线运行的时间,减少流入大地的直流电流对交流系统、金属件、换流变及变压器的影响;并针对接地极引线增加了接地极线差动保护和接地极线差动监视报警功能,提高了接地极线的保护水平。文中的策略已应用于哈郑、灵绍直流工程,现场试验效果良好。     

换流变有载调压对差动及过励磁保护的影响

本文介绍了换流变压器有载调节电压时,差动保护产生的不平衡电流,及该不平衡电流对差动保护的影响。针对该影响,差动保护定值整定计算需要采取相应的措施,尽量减少不平衡电流对差动保护的影响。并分析了换流变压器有载调节电压时对过励磁保护的影响,指出过励磁保护需要引入调节档位来改变计算过励磁倍数的基准电压,以保证过励磁倍数计算的准确性。     

特高压有载调压变压器差动保护自适应算法

有载调压技术已在中国特高压交流输电系统中实现了应用,这对特高压变压器运行的可靠性提出了更高要求。有载调压过程中,由于无法获知调压变压器的实际运行档位,差动保护装置不能根据实时的额定电流之比调整平衡系数,只能选取一个固定档位下调压变压器两侧额定电流之比来计算其差动电流,因而会造成很大误差。工程上,设置调压变压器不灵敏段差动来躲过调档产生的不平衡电流,这不仅增加了调压操作的复杂性,还降低了调压变压器差动保护的灵敏度。针对上述问题,基于特高压变压器电气结构提出一种在线自适应获取调压变压器运行档位的方法,通过实时计算调压变压器运行时的端电压之比,对差动电流计算结果进行修正,精确求得有载调压过程中调压变压器的实时差动电流。数字仿真证明了基于自适应算法的调压变压器差动保护动作特性不受短路匝数和运行档位变化影响,可有效解决现有特高压有载调压变压器差动保护策略识别匝间故障时灵敏度不足的问题。     

逆变侧换流变压器网侧接地故障对差动保护影响分析

特高压直流输电系统逆变侧换流变网侧单相接地故障后,网侧电压跌落可能会引发直流系统换相失败,有直流分量流入换流变压器绕组,使变压器铁芯磁通发生偏移,引起换流变饱和,产生故障性涌流,进而影响其安全稳定运行。针对逆变侧换流变网侧单相接地故障产生的故障性涌流问题,通过开关函数理论讨论了换流阀正常换相以及换相失败两种情况下网侧故障电流特征,分析了逆变侧网侧单相接地故障后换流变磁通的变化情况。在此基础上,研究了电流互感器饱和对换流变差动保护的影响。结果表明,换流变网侧区内故障情况下,网侧电流互感器饱和,使得换流变差动电流二次谐波含量超过门槛值,导致差动保护误闭锁。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了分析的正确性。     

换相失败对换流变差动保护影响分析及对策研究

分析了换相失败造成换流变饱和的机理,针对故障恢复期间发生换相失败时换流变差动电流与故障电流特征,研究了故障恢复期间发生换相失败与故障差流共同作用时换流变的动作性能。研究结果表明,在故障恢复期间,换相失败对恢复性涌流具有助增作用。此时换流变若发生较轻微的区内故障,差动保护存在延时动作的风险,其速动性无法得到保证。最后,提出了一种基于离散Fréchet距离的保护方案,并通过仿真对该方案进行了验证。结果显示,在故障恢复期间发生换相失败与故障共同作用时,区外故障能有效闭锁,区内故障能快速进行识别,使差动保护正确动作。     

基于选相投旁通对的LCC-HVDC系统逆变侧换流变故障性涌流主动抑制策略

当高压直流输电系统换流变阀侧发生单相接地故障,由于换流阀的单向导通性,阀侧故障电流中含有较大的直流分量,流入换流变可能导致换流变饱和并产生“故障性涌流”。与传统三大涌流不同,故障性涌流由阀侧单相接地故障诱发并受直流控制与保护系统的影响。计及直流控保系统的影响,分析了逆变侧换流变发生阀侧单相接地故障时,换流变故障性涌流的产生机理及其对换流变差动保护的影响。针对换流变保护区内阀侧单相接地故障场景下,故障性涌流可能导致差动保护误闭锁的问题,提出了一种基于选相投旁通对的故障性涌流主动抑制策略,可以从根本上避免差动保护误闭锁问题。基于PSCAD/EMTDC的仿真实验验证了所提方案的有效性。     

规模化电力电子装置接入对换流变保护策略的影响分析及对策研究

直流、新能源的大量接入,使得电网呈现出电力电子化特征。为了解决电力电子化装置大规模接入对现有换流变保护的影响问题,首先分析了现有换流变差动保护的适应性,然后研究了换流变两侧电流特征,最后提出了基于换流变两侧电流峰值构建新变压器的保护逻辑。新的保护方案在保证可靠性的基础上,同时能加快保护出口速度。基于PSCAD/EMTDC仿真结果验证了结论的正确性。     

特高压换流变故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

从磁链变化角度分析特高压换流变压器(简称换流变)阀侧发生单相接地故障时由换流阀单向导通性引起的励磁涌流(定义为故障性涌流)的产生机理和变化特点。以特高压直流输电系统中某一换流变为例,分析故障性涌流对换流变差动保护动作特性的影响。研究结果表明,故障性涌流容易导致换流变区外故障转区内时差动保护误闭锁。针对该问题,进一步分析发现,由于换流阀的单向导通性使得转换性故障发生后差动电流的直流分量存在由负极性到正极性反转的特征,进而利用该特征提出换流变差动保护闭锁逻辑改进判据。仿真结果证明了所提判据的可靠性。     

变压器零序差动保护制动电流算法探讨

在制定云广直流工程换流变压器保护计划时,发现采用基于高压侧相电流之差原理的变压器零序差动保护制动电流算法结果有问题。通过整定计算实例和理论分析,指出该"新算法"用于换流变压器等单侧电源中性点直接接地系统时必然会产生误动;用于高压系统电厂双绕组升压变压器这类双侧电源系统时,所算得的零序制动电流比采用传统算法时的制动电流更小,区外单相接地故障制动效果比传统零序差动保护差。因此,该"新算法"有必要加以改进。     

新型换流变压器差动保护原理

要实现新型换流变压器的产业化,制定与新型换流变压器配套的保护方案是重要的前提之一.文中对新型换流变压器的差动保护原理进行了研究.在分析新型换流变压器绕组特殊接线方案和三绕组之间特定匝数比关系的基础上,得出了相应的新型换流变压器两侧电流的变换关系,并据此提出2种差动保护接线方案.针对新型换流变压器正常运行和内外部故障等各...     

逆变侧换流变压器故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

针对特高压直流系统逆变侧阀侧接地故障可能引发换流变压器故障性涌流的问题,讨论故障位于不同电压等级换流桥以及不同时刻下阀桥通断情况的差异,分析换相失败后阀侧故障电流特征,阐述逆变侧故障性涌流产生机理及其特征。在此基础上,分析计及故障性涌流影响的换流变差动保护动作特性。研究结果表明,故障性涌流可能导致换流变区外转区内故障时差动保护误闭锁,针对该问题,根据故障时阀侧电流直流分量发生极性反转的特点,提出一种新的防止差动保护误闭锁的解决方案。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了理论分析的正确性。     

串变调压电炉变压器差动保护研究

针对电炉变压器频繁调压且调压范围宽的特点,提出根据当前电炉变压器有载调压档位实时计算差动保护的平衡系数方法。该方法首先将3个单相电炉变压器档位信息经有载调压档位控制器转换为BCD码信息;然后差动保护装置通过开关量方式接入转换后的BCD码信息,并解码还原为当前实际档位;最后根据变压器调压总档位、各相变压器当前档位、低压侧标称最高电压及最低电压,计算各相变压器低压侧当前工作电压,再结合变压器额定容量、高压侧额定电压,按相实时计算差动保护平衡系数。这种方法解决了电炉变压器差动保护的差动电流计算不正确的难题,工程实践表明该方法明显增加差动电流计算正确性提高差动保护灵敏度。     

基于GOOSE网络的智能变电站变压器纵差保护方案

变压器纵差保护启动电流需要躲过正常运行时的不平衡电流,而不平衡电流主要由变压器有载调压分接开关挡位调节引起。当有载调压分接开关挡位调节范围大时,变压器纵差保护启动电流定值整定较高,影响了差动保护的灵敏度。文中提出通过智能变电站通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络获取变压器调压分接开关的挡位信息,再根据调压分接开关的实际挡位自动调整纵差保护的平衡系数,消除变压器正常运行时挡位调节引起的不平衡电流。同时提出基于GOOSE网络的纵差保护整定方法,降低差动保护的启动电流和比率制动系数,并对纵差保护的动作特性进行了分析改进。实验结果表明,方案可提高变压器纵差保护的灵敏性及速动性。