直流输电中换流变压器零序过流保护的探讨

针对银川极1换流变压器在空充时Y0/Y换流变零序过流误动导致开关跳闸这一事故展开思考,通过理论分析发现,换流变压器网侧发生接地故障时,流经Y0/Y换流变压器中性点和Y0/△换流变压器中性点零序电流的大小有很大差异.同时,建立仿真模型并以南方电网在许继集团的换流变保护装置RTDS试验中数据和波形为佐证.综合分析后得出：对于Y0/Y换流变压器而言,其零序过流保护没有投入的必要.     

基于二次谐波复合闭锁的零序过流保护新方案

首先阐述分析了零序涌流的产生机理及特点。其次针对其会导致零序过流保护误动的问题,提出了一种基于二次谐波复合闭锁的零序过流保护新方案。通过比较零序电流的二次谐波含量及其变化率,即可辨识短路电流和励磁涌流,且能够不受CT饱和的影响。设计采用计数装置来具体实现二次谐波变化率的监测,并给出了相应的整定和计数原则。结合零序过流保护整定电流及动作时间,形成了新的零序过流保护方案。所提方案原理简单清晰,易于实现,有一定的工程应用基础。通过在PSCAD/EMTDC中搭建220 kV系统模型,验证了新方案在不同场景下的有效性。     

励磁涌流引起变压器二次谐波原理差动保护误动的原因

某站220 kV变压器检修后空充时,引起变压器二次谐波原理的比率制动式差动保护误动.根据保护装置的波形分析,发现二次谐波闭锁原理差动保护存在一定缺陷,不能100％的制动.针对存在的问题,提出保护判据的改进方法.改进结果表明:采用闭锁方式+故障识别方法可保证空投于故障变压器时,差动保护快速动作.     

梧州平浪变"7.22"事故保护拒动原因分析

通过对梧州平浪变2号主变后备保护拒动原因的分析,发现在故障瞬间同时发生直流系统故障,全站直流短时消失,是造成该次变压器复合电压闭锁过流保护拒动扩大事故的直接原因,间接原因为保护整定只根据常规故障方式,为防止电压互感器断线时保护误动,按电压互感器断线闭锁保护出口进行。为防止类似事故的发生,提出复合电压闭锁过流保护应该按电压互感器断线保留过流保护的原则整定,为提高正常运行时复合电压闭锁过流保护的灵敏度,保护过流元件仍按躲最大负荷电流整定,不考虑自启动系数。     

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。     

换流变大差保护励磁涌流识别的思考

传统的大差保护一般采用差流中的二次谐波作为空载合闸时励磁涌流的闭锁条件,但对于两台换流变压器并联空载合闸的运行工况未充分考虑.分析了一起用于超高压直流输电工程的换流变大差保护空载合闸时的误动事例,通过分析换流变回路各相励磁涌流的特征,以及大差动回路合成电流的特征,指出大差保护误动的原因是星星变和星角变励磁涌流相互抵消引起大差保护二次谐波闭锁判据失效.通过引入换流变星星变和星角变的差流谐波闭锁判据,与大差的差流谐波闭锁判据构成“与”逻辑,使该问题得到了很好地解决.     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

基于二次谐波含量与趋势变化的母联零序过流保护新方案

高压内置型高阻抗变压器(简称高压内置变)空载合闸时会产生高幅值慢衰减的励磁涌流,易引起与其相连母线的母联零序过流保护误动作,进而导致变压器投运失败。为应对这一问题,该文从零序涌流的波形特征出发,分析得出零序涌流二次谐波含量高且随时间逐渐增大的结论,并据此将其作为涌流识别特征量引入母联零序过流保护。此外,考虑到传统二次谐波闭锁原理抗CT饱和能力较弱,该文对传统的二次谐波闭锁原理进行改进,提出一种基于二次谐波含量与趋势变化特征的母联零序过流保护新方案。该方案在具备抗CT饱和特性的同时,考虑了微机保护中数据离散化的特点,便于工程实现。最后通过PSCAD/EMTDC对该方案在不同场景下的动作情况进行验证,所得结果符合预期。     

一次6kV厂用电系统接地的故障分析及整定计算

通过一次6kV高压厂用系统发生单相接地故障时启备变和高厂变分支零序过流保护均拒动的实际案例,提出启备变高厂变分支零序过流保护在整定计算时,不仅需要按照相关规程和标准规定的方法进行整定计算,而且要结合现场实际情况和一次接线方式进行深入研究。针对忽略容性电流、考虑停机状态时的容性电流和开机状态时的容性电流3种运行方式,用Multisim软件仿真计算出故障电流,并与实际故障电流比对,总结出故障电流的分布特征,提出了3种定值整定方法,分析了各方法的优缺点,选择出最佳方案,确保了保护动作的正确性,达到了优化保护定值,提高保护动作可靠性的目的。     

同塔双回线接地故障断路器误动的改进策略

双回输电线发生接地故障时,存在受助增或分汲影响的零序电流可能满足非故障线路高灵敏度零序反时限保护定值导致断路器误动的问题。针对该问题,文中分析了高压交流系统中双回线路发生接地故障时零序电流的分布机理及相邻非故障线零序反时限过流保护可能误动的原因。提出了一种高灵敏接地距离判据来提高零序反时限过流选择性,结合判据和电流分布特征提出了零序反时限过流自适应加速策略,该方法通过自适应改变零序加速系数保证故障线优先动作,避免相邻非故障线保护误动导致断路器无序动作。仿真结果表明,零序反时限过流保护优化推动了其定值一致性整定的可行性,降低了相邻非故障线断路器误动风险。     

一起零序方向保护误动事故的分析和对策

针对一起500kV输电线路零序方向保护误动事故,理论上分析了误动的原因,并用电磁暂态程序(EMTP)进行了仿真验证。分析表明,在电压互感器二次回路公共线(N线)断开的情况下,正常运行时的电压会呈现尖顶波,含有丰富的三次谐波分量。在发生接地故障的情况下,零序电压的幅值较小且零序方向会误判,因此可能导致零序方向保护的误动或拒动。根据N线断开时三相电压的特征,给出了检测N线断开的告警判据。     

一起复杂事故的保护动作行为分析

某220 kV变电站发生了一起连续多次故障,保护误动、电压互感器(TV)断线、保护闭锁与间隙击穿等相互交织的复杂事故。在缺乏录波数据的情况下,采用相量分析的方法,分析了第1次故障时变压器差动保护误动的原因,指导了变压器差动保护电流回路故障点的查找;通过分析故障录波数据,分析了第2次故障时变压器中压侧后备保护与110 kV线路保护同时动作的原因,准确地判断出相邻变电站发生了变压器间隙击穿的情况。提出了主变中压侧复压方向过流保护应与该侧出线TV断线过流保护在时间上取得配合,就可避免主变中压侧复压过流保护越级动作的建议。     

基于波形相关性分析的换流变压器零序差动保护方案

通过对换流变压器外部故障切除产生恢复性涌流的分析,得出换流变铁芯可能在涌流的作用下发生饱和,导致灵敏度较高的中性线TA发生偏置现象,使其测量失真导致零序差动保护误动。为此,提出一种基于波形相关性的换流变零序差动保护新方案。通过分析换流变压器区内故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的波形相关性进行识别。通过合理选择电流互感器的极性,使得区外故障时,零差保护两侧的零序电流呈现"穿越性"特征,其波形相似度较高,相关系数为正值。区内故障时,两侧零序电流波形相似度较小,相关系数落入负值区。通过PSCAD/EMTDC大量仿真验证,该判据可准确识别区内与区外故障,不受恢复性涌流的影响,且具有一定的抗TA饱和的能力。     

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。     

变压器零序功率方向保护接线的正确性分析

多绕组主变压器的零序功率方向保护所用的3U0和3I0,运行实践表明,由于现场安装调试、运行维护人员在带负荷检查和安装接线的错误,使方向保护在系统故障时误动和拒动。为此该文利用对称分量法,分析电力系统发生不对称接地故障时的零序电流分布情况,得出如何判断三绕组主变压器高、中压侧零序功率方向保护的正确接线,并提出现场调试、运行维护中应该注意的事项,对防止主变压器零序功率方向保护误接线和误判断、误动有参考的价值。     

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。     

MMC-HVDC系统阀区单相接地故障定位研究

模块化多电平的直流输电系统(MMC-HVDC)换流变压器阀侧中性点采用大电阻接地。任何一换流站阀侧发生单相接地故障后,导致两个换流站的中性点电流幅值和相位均相等。两个换流站都触发中性点过流保护元件动作,无法准确定位故障位置,对后续的柔直检修工作带来极大困扰。针对此问题,深入分析了阀侧单相故障产生的故障电流通道机理,指出一条放电回路为非全相放电通道,结合柔直的平衡性控制特点,该通道即不可控制通道;另一条零序放电回路为故障放电通道。提出了在一侧换流站增加零序补偿策略,该策略在原调制电压上叠加零序电压,导致两换流站中性点电流出现差值而实现故障准确定位。新策略不增加任何测量装置,简单可靠,易于实现。最后通过RTDS试验平台验证所提策略的正确性。     

相邻线路零序互感对平行双回线电流平衡保护的影响及改进措施

架设在同一出线走廊的平行双回线及相邻线路之间存在零序互感,产生零序感应电压,平行双回线会产生零序循环电流,在相邻线路发生接地故障时该电流会造成电流平衡保护误动。该文利用六序故障分量法对平行双回线的零序循环电流进行了分析,用零序电流对电流平衡保护的起动判据作了改进。ATP仿真表明,改进后的起动判据在内外部故障时均可以正确动作。     

YD型换流变三角形绕组CT饱和对直流保护的影响及对策

为提高直流换流器桥差保护的可靠性,防止其在交流系统发生短路故障、励磁涌流等扰动期间误动,提出了一种换流器桥差保护应对CT饱和的方法。理论分析与数字仿真表明,YD换流变阀侧三角形绕组在交流扰动期间流过零序环流将导致桥差保护出现虚假动作电流,引发保护误动作。对此问题,提出了通过引入三角形绕组零序环流作为制动量的桥差保护防误动策略,并利用零序环流与桥差电流出现的相对时间差,判断是否投入该防误动策略。仿真表明,该方法能够在提高桥差保护在交流系统扰动期间可靠性的同时,不影响桥差保护对于内部故障的灵敏度与动作速度。