葛洲坝换流站D桥差动保护动作原因及整改

为利于我国高压直流输电安全稳定运行和未来建设与改造,研究了葛南线±500kV直流输电工程的系统故障问题。2006-06-21葛洲坝换流站D桥差动保护动作,导致双极停运,其原因是葛双II回A相瞬时接地故障,换流变压器交流侧的零序电流在D绕组内产生零序环流,叠加上直流系统的负荷电流使总电流偏向一边,产生的较大直流分量引起TA传变特性变差,导致TA各相暂态特性不一致,从而使保护检测到错误的差流。从硬件和软件两方面探讨了解决问题的办法,可供其他高压直流工程D桥差动保护设计和改造参考。     

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。     

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。     

单变压器分区互联装置接地故障特性研究及控制保护策略设计

基于模块化多电平换流技术的分区互联装置在城市电磁环网解环方面具有广阔的应用前景,该文重点研究单变压器分区互联装置交流系统单相接地故障和直流系统单极控制接地故障的故障特性。针对交流单相接地故障引起零序电压问题,分析零序电压对故障穿越策略的影响,提出零序电压策略,降低故障情况下的直流侧过电压水平。针对直流单极接地故障引起的交流电流直流偏置问题,分析交流电流直流偏置机理,推导故障情况下交流电流的数学表达式,提出基于切除子模块和闭合子模块旁路开关的保护动作策略。在PSCAD/EMTDC中建立单变压器分区互联装置系统模型,通过仿真分析验证保护控制策略的正确性。     

换相失败对TA传变特性及换流变差动保护的影响分析

详细研究了换相失败对电流互感器传变特性的影响机理,分析指出换相失败期间注入交流系统中大量的直流分量可能导致电流互感器暂态饱和。从理论上分析了换相失败造成直流分量过大的原因。然后综合分析了在电流互感器、换流变压器同时饱和时换相失败对换流变压器差动保护的影响,结果表明换流变压器发生内部故障时差动保护可能拒动,但发生外部故障时保护一般能可靠闭锁。最后从继电保护和换流器拓扑结构层面提出了相应的解决措施。     

涌流对换流器桥差保护异常动作的影响分析

针对高压直流输电工程在运行中多次发生的换流站换流器桥差保护异常动作,首先对桥差保护原理进行简述,然后分析励磁涌流导致换流变两侧电流互感器饱和,引起桥差保护误动原因。利用实际参数,基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立高压直流输电桥差保护模型,对空载合闸时换流器桥差保护误动进行仿真验证。最后讨论了防止桥差保护误动的解决方案。     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流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。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

高坡换流站桥差保护动作分析及对策研究

通过对贵广1回直流输电工程安顺换流站在运行过程中发生的几次桥差保护动作进行深入对比分析,从录波波形中查找保护动作原因,发现D型换流变二次电流电流波形严重偏向时间轴的一侧,造成Δ桥换流变二次侧套管CT铁心深度饱和。并提出针对换流器桥差保护误动问题,可适当提高桥差保护(87CBY2)动作定值的解决方案。通过RTDS仿真,再现了典型事故的发生过程,找出保护误动的原因,通过对典型事例的剖析,有针对性的提出软件修改方案,避免励磁涌流对桥差保护的影响,提高保护动作的可靠性。     

特殊工况下换流变零序差动保护误动机理分析及对策研究

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,分析了特高压换流变中性线上电流互感器在长时间单极-大地运行伴随交流系统高阻故障工况下饱和机理。采用基于工程实际参数的特高压直流输电模型进行仿真分析,揭示换流变零序差动保护误动原因。并根据区内、外故障时保护两侧自产零序电流和中性线零序电流极性差异,提出一种基于S变换相位差的换流变零序差动保护闭锁新判据,以解决特殊工况下换流变零序差动保护误动的问题。通过仿真验证该判据的有效性。     

直流保护系统CT饱和引起直流工程桥差保护误动分析及改进措施

针对直流工程中逆变侧换流变网侧单相瞬时金属性接地故障引起直流保护系统桥差保护误动现象,分析了在此种故障情况下,换流变压器D绕组零序分量造成直流保护系统CT饱和,是造成直流桥差保护误动的原因。从两方面提出了解决误动问题的方法,一是对直流保护系统CT进行改进,旨在找到适合直流工程直流保护系统应用的CT。二是在桥差保护软件中,展宽交流低电压信号持续时间,以躲过CT饱和产生的差流存在时间。通过数字仿真试验,结果表明该方法切实、有效,保证了直流保护系统保护动作的正确性。     

变压器励磁涌流引起线路差动保护误动分析

探讨变压器空投过程中,为其供电的110k V线路差动保护动作跳闸原因。通过对变压器涌流波形、110k V线路两侧电流波形,以及线路保护的稳态量差动、零序差动、变化量差动分别加以分析,得出结论:线路两侧光纤电流差动保护用TA暂态特性差异较大,在空投变压器产生的励磁涌流作用下出现暂态饱和,导致线路变化量差动保护误动跳闸。为避免发生此类情况,同一线路两侧应尽可能选用饱和特性一致且变比相近的TA。     

The impact of the CT saturation on the HVDC protection and its countermeasure

Converter protection, including bridge differential protection and valve short‐circuit protection, frequently malfunctions during the disturbance from an AC system, such as the short‐circuit fault and the inrush current, which severely threatens the safe and stable operation of an AC/DC hybrid power system. This paper analyzes the cause of such maloperation based on mechanism analysis and simulation tests. It is found that saturation of the current transformer in the delta winding of the YD converter transformer during the disturbance of the AC system is the main reason for this sort of maloperation. To solve this problem, this paper proposes a countermeasure by introducing the zero‐sequence circulating current as the restraint current of the bridge differential protection. The time difference between the increase of the zero‐sequence circulating current and the rise of the bridge differential current is utilized to determine whether to apply the proposed countermeasure. Simulation tests indicate that this countermeasure can improve the reliability of the bridge differential protection during the disturbance in the AC system, without affecting the sensitivity and operation speed of the bridge differential protection for the internal fault. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

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。     

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的解决措施探讨

包头地区电网110 kV变压器中性点全部采用经间隙接地运行的方式.当线路发生接地故障并且跳闸时,变压器间隙零序电流保护会出现保护失配误动,造成停电事故.针对变压器间隙保护与系统零序保护的失配动作现象,分析主变间隙保护动作原因及与系统保护的配合情况,提出将包头地区电网部分110 kV变压器中性点直接接地运行,投入其零序保护,退出其间隙保护的方法,进行了线路故障后系统零序电压与零序电流的计算分析及系统零序保护灵敏度的校验,证明了该方案的可行性,并在包头供电局所属110 kV变电站得以成功实施,解决了主变间隙保护与系统零序保护失配的问题.     

变压器复杂电磁暂态下涌流特征及其对差动保护影响分析

近年来变压器差动保护误动拒动现象时有发生,现场数据表明差动保护事故多发生于比典型空载合闸复杂的场景。针对以上问题,基于电磁暂态仿真计算,研究了电力变压器在剩磁、直流偏磁、CT饱和以及复杂谐波等工况下的励磁涌流特性,深入分析了复杂电磁暂态环境下主保护的动作性能,并针对变压器保护的拒动和误动问题,提出了切实可行的措施,以提高复杂电磁暂态工况下变压器主保护的性能,减少不正确动作的发生,保证电力系统的安全运行。     

特高压换流变压器对称性涌流的生成及其对大差保护的影响

借鉴和应涌流分析方法,分析特高压一组换流变压器空投时对称性涌流的产生机理和变化特点。基于工程实际参数建立详尽的特高压直流输电的仿真模型,对特高压换流站内一组换流变压器空投产生对称性涌流现象进行了仿真分析。阐明二次谐波制动判据失去闭锁能力造成特高压换流变压器大差保护误动的机理,为提升特高压换流站大差保护的动作可靠性提供分析手段。     

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。     

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。     

厂用变压器零序差动保护定值整定分析及对策

根据沙角C电厂高压厂用变压器零序差动保护装置及其电流互感器配置的特点,从差动动作量、制动动作量、动作方程等3方面对零序差动保护进行整定计算分析。针对变压器满载运行靠近中性点附近绕组单相接地时灵敏度不足的问题,提出解决方案:将零序差动保护装置的相电流互感器变比人为设置成3 000/5,对应的电流输入回路运行改接到5 A的输入端,并对电流互感器的性能进行校验,校验结果证明其灵敏度满足运行要求。     

换流阀三角形侧零序环流对阀短路保护的影响

笔者研究了换流阀三角形侧零序环流对阀短路保护误动作的影响。通过分析葛洲坝换流站两次阀短路保护无动作的情况,根据双极阀短路保护判据,指出零序环流使CT暂态饱和是这两次事故的主要原因,同时相应地给出了解决办法,为将来高压直流更好的安全稳定运行提供参考。