基於勵磁湧流的直流換流站Y/Δ換流變帶負荷試驗方法與流程
2023-06-01 23:09:02
本發明涉及利用勵磁湧流實現直流換流站Y/Δ換流變保護的帶負荷校驗的原理及方法。本專利提出的方法可方便用於電力生產現場，作為直流換流站Y/Δ換流變啟動調試過程中換流變保護裝置帶負荷校驗的技術。該方法屬於電力自動化技術領域。
背景技術：
直流換流變換流站保護配置與電流互感器(TA)迴路相對複雜，TA迴路接線的正確性對換流變縱差、引線差、繞組差動等保護正確動作至關重要，如接線錯誤則可能導致繼電保護不正確動作，造成直流停運，對電網運行造成很大的影響。因此，作為電網啟動調試試驗一項重要內容，帶負荷校驗是繼電保護設備投運前的最後一道檢查工序，以校驗保護裝置TA輸入迴路的相序和極性，確保繼電保護裝置正確工作。通常，啟動調試時通過帶負荷測量電流相位的方法來檢查電流極性是否正確，即通過測量保護設備二次電流與電壓的相位關係，同時考慮TA迴路的設計極性，在相量平面上與一次系統實際電壓電流的相位關係來進行比較，通過兩者相位關係的一致性來判斷電流迴路極性的正確性。對於換流站Y/Δ換流變來說，換流變只有兩側——三相繞組接線方式為Y型的交流側與三相繞組接線方式為Δ型的閥側——沒有常規超高壓主變的帶有容性負載的低壓側，因此在現有的帶負荷方法下，換流變啟動時，無法通過低壓側帶容性負載的方式來帶負荷校驗，必須通過調整直流功率，以10％的最小功率方式進行帶負荷測試，在直流輸電系統中，整流器和逆變器在換流過程中都要產生大量的諧波，這些諧波的存在，使得電流與電壓的相對相位無法保持穩定，無法正確的判定電流互感器(TA)迴路的極性，因此換流變換流過程中諧波嚴重影響測試的準確性和效率。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供基於勵磁湧流的直流換流站Y/Δ換流變帶負荷試驗方法，分析了在換流變充電時勵磁湧流在Y/Δ型換流變的分布特性，提出了利用勵磁湧流進行Y/Δ換流變保護的帶負荷校驗方法。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：基於勵磁湧流的直流換流站Y/Δ換流變帶負荷試驗方法，包括以下步驟：S01,配置換流變TA(換流變是換流變壓器的簡稱)：包括五組電流互感器，所述五組電流互感器分別為第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5；第一電流互感器TA1設置在所述換流變網側分支端，所述第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3分別設置在換流變網側套管首端和末端，所述第四電流互感器TA4、第五電流互感器TA5分別設置在換流變閥側套管首端和末端；第一電流互感器TA1的一次極性端P1指向網側系統，第二電流互感器TA2的一次極性端P1指向網側系統，第三電流互感器TA3的一次極性端P1指向中性點，第四電流互感器TA4的一次極性端P1指向閥側系統，第五電流互感器TA5的一次極性端P1指向中性點；如表1，五組電流互感器的配置表；表1中，TA符號表示第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5；保護功能表示所述第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5的保護作用，第一電流互感器TA1用於換流變差動、引線保護，第二電流互感器TA2用於換流變差動、繞組差動保護，第三電流互感器TA3用於繞組差動保護，第四電流互感器TA4用於換流變差動、繞組差動保護，第五電流互感器TA5用於繞組差動保護；一次P1指向表示第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5的一次極性端P1指向，二次極性表示第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5的二次極性指向。五組電流互感器的二次極性均為S1；S1表示電流互感器的二次極性端，電流互感器一次端子起端標為P1，末端標為P2，二次端子標誌為S1/S2，S1/S2表示電流互感器的二次極性端；表1五組電流互感器的配置表S02，分析換流變充電時勵磁湧流特性：在換流變充電時觸發換流變保護錄波，捕捉合閘湧流波形；當換流變充電時，勵磁湧流在換流變網側由換流變首端流向末端中性點，在換流變閥側Δ型繞組，電流則由中性點流向首端,電流方向如圖1所示；S03，分析勵磁湧流波形，明確各電流相位及極性：由於步驟S02當換流變充電時，換流變網側三相勵磁湧流並不平衡，則根據ΔI＝Ia'+Ib'+Ic'，將在換流變閥側Δ型繞組產生勵磁湧流環流ΔI，式中ΔI為換流變閥側Δ型繞組勵磁湧流環流，Ia'為換流變閥側Δ型繞組A相勵磁湧流，Ib'為換流變閥側Δ型繞組B相勵磁湧流,Ic'為換流變閥側Δ型繞組C相勵磁湧流。如圖2所示，勵磁湧流環流ΔI的存在，使得Δ型繞組套管首端的第四電流互感器TA4的三相電流幅值相等、相位相同，套管末端的第五電流互感器TA5的三相電流同樣幅值相等、相位相同；所述第四電流互感器TA4與第五電流互感器TA5的電流相位相反；S04，分析換流變各TA二次電流極性：根據主變繞組的極性關係，當電流由換流變網側首端流向網側末端中性點時，閥側Δ型繞組將感應出由換流變閥側中性點流向換流變閥側首端的電流，網側Y型繞組與閥側Δ型繞組均流過穿越性電流，確定五組電流互感器流過的二次電流方向(以網側分支開關TA(即TA1)最大相湧流為基準，設A相電流最大),建立換流變二次電流相位表，並生成換流變二次電流向量圖；S05，根據步驟S02獲取的換流變二次電流相位表(表2)和換流變二次電流向量圖來判斷TA迴路接線正確性。表2中，TA符號表示第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5；保護功能表示所述第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5的保護作用，電流相位表示第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5的二次電流相位。表2換流變二次電流相位表TA符號TA名稱保護功能電流相位TA1換流變網側分支開關TA換流變差動、引線保護0TA2換流變網側套管首端TA換流變差動、繞組差動0TA3換流變網側套管末端TA繞組差動180TA4換流變閥側套管首端TA換流變差動、繞組差動180TA5換流變閥側套管末端TA繞組差動0第一電流互感器(換流變網側分支開關TA)TA1電流相位為0度，第二電流互感器(換流變網側套管首端TA)TA2由於其一次P1朝向系統，二次S1接入，因此其電流相位與第一電流互感器TA1同相，也為0度；由於流過TA3與第二電流互感器TA2為一穿越性電流，因此，第三電流互感器(換流變網側套管末端TA)TA3與第二電流互感器TA2電流反相，為180度；第四電流互感器(換流變閥側套管首端TA)TA4由於其流過的一次電流是由換流變閥側中性點流向換流變首端，因此在一次P1朝向系統，二次S1接入時，其電流與第二電流互感器TA2反相，為180；由於流過第五電流互感器(換流變閥側套管末端TA)TA5與第四電流互感器TA4為一穿越性電流，因此，TA5與TA4電流反相，而與第二電流互感器TA2電流同相，為0度。本發明的有益效果是：本發明分析了在換流變充電時勵磁湧流在Y/Δ型換流變的分布特性，採用分析空投換流變時產生的勵磁湧流特性的帶負荷試驗，無需藉助電壓與電流的相位關係來判斷TA極性，有效的避免了換流變換流過程中諧波對測試結果的影響，提高了測試的準確性和效率。附圖說明圖1換流變TA配置方式圖2Δ側繞組勵磁湧流環流；圖3換流變TA二次電流向量圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。基於勵磁湧流的直流換流站Y/Δ換流變帶負荷試驗方法，包括以下步驟：S01,配置換流變TA：如圖1所示，包括五組電流互感器，五組電流互感器分別為第一電流互感器TA1、第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3、第四電流互感器TA4和第五電流互感器TA5；第一電流互感器TA1設置在換流變網側分支端，第二電流互感器TA2、第三電流互感器TA3分別設置在換流變網側套管首端和末端，第四電流互感器TA4、第五電流互感器TA5分別設置在換流變閥側套管首端和末端；第一電流互感器TA1的一次極性端P1指向網側系統，第二電流互感器TA2的一次極性端P1指向網側系統，第三電流互感器TA3的一次極性端P1指向中性點，第四電流互感器TA4的一次極性端P1指向閥側系統，第五電流互感器TA5的一次極性端P1指向中性點；如表1所示，為五組電流互感器的配置表；五組電流互感器的二次極性均為S1；表1五組電流互感器的配置表S02，分析換流變充電時勵磁湧流特性：在換流變充電時觸發換流變保護錄波，捕捉合閘湧流波形；當換流變充電時，勵磁湧流在換流變網側由換流變首端流向末端中性點，在換流變閥側Δ型繞組，電流則由中性點流向首端,電流方向如圖1所示；S03，分析勵磁湧流波形，明確各電流相位及極性：由於步驟S02當換流變充電時，換流變網側三相勵磁湧流並不平衡，則根據ΔI＝Ia'+Ib'+Ic'，將在換流變閥側Δ型繞組產生勵磁湧流環流ΔI，式中ΔI為換流變閥側Δ型繞組勵磁湧流環流，Ia'為換流變閥側Δ型繞組A相勵磁湧流，Ib'為換流變閥側Δ型繞組B相勵磁湧流,Ic'為換流變閥側Δ型繞組C相勵磁湧流。如圖2所示，勵磁湧流環流ΔI的存在，使得Δ型繞組套管首端的第四電流互感器TA4三相電流幅值相等、相位相同，套管末端的第五電流互感器TA5三相電流同樣幅值相等、相位相同；第四電流互感器TA4與第五電流互感器TA5的電流相位相反；S04，分析換流變各TA二次電流極性：根據主變繞組的極性關係，當電流由換流變網側首端流向網側末端中性點時，閥側Δ型繞組將感應出由換流變閥側中性點流向換流變閥側首端的電流，電流方向如圖1所示，網側Y型繞組與閥側Δ型繞組均流過穿越性電流，確定五組電流互感器流過的二次電流方向(以網側分支開關TA(即第一電流互感器TA1)最大相湧流為基準，設A相電流最大),建立換流變二次電流相位表，並生成換流變二次電流向量圖；S05，根據步驟S02獲取的換流變二次電流相位表(表2)和換流變二次電流向量圖(圖3)來判斷TA迴路接線正確性。表2換流變二次電流相位表TA符號TA名稱保護功能電流相位TA1換流變網側分支開關TA換流變差動、引線保護0TA2換流變網側套管首端TA換流變差動、繞組差動0TA3換流變網側套管末端TA繞組差動180TA4換流變閥側套管首端TA換流變差動、繞組差動180TA5換流變閥側套管末端TA繞組差動0表2表示，TA1電流相位為0度，TA2由於其一次P1朝向系統，二次S1接入，因此其電流相位與TA1同相，也為0度；由於流過TA3與TA2為一穿越性電流，因此，TA3與TA2電流反相，為180度；TA4由於其流過的一次電流是由換流變閥側中性點流向換流變首端，因此在一次P1朝向系統，二次S1接入時，其電流與TA2反相，為180；由於流過TA5與TA4為一穿越性電流，因此，TA5與TA4電流反相，而與TA2電流同相，為0度。TA1-TA5二次三相電流的向圖如圖3所示，以網側分支開關TA(即第一電流互感器TA1)最大相湧流ITA1a設為基準0度，並且幅值最大，則第二電流互感器TA2的電流相位ITA2a為0度，第三電流互感器TA3的電流相位ITA3a為180度，第四電流互感器(TA4)的電流相位ITA4a、ITA4b、ITA4c均約為180度，第五電流互感器TA5的電流相位ITA5a、ITA5b、ITA5c均約為0度，。圖3中ITA1a、ITA1b、ITA1c為TA1二次側三相電流，ITA2a、ITA2b、ITA2c為TA2二次側三相電流，ITA3a、ITA3b、ITA3c為TA3二次側三相電流，ITA4a、ITA4b、ITA4c表示TA4二次側三相電流，ITA5a、ITA5b、ITA5c表示TA5二次側三相電流。以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。