一種直流斷路器失靈保護的方法與流程

2024-03-23 23:17:05

本發明屬於電力系統柔性交直流輸電技術領域，具體涉及一種直流斷路器失靈保護的方法。

背景技術：

柔性直流輸電技術以其更好的可控性和適應性，在電網建設中得到了越來越廣泛的應用。繼端對端柔性直流輸電以及多端柔性直流輸電工程之後，國家電網公司提出構建柔性直流電網的概念，它能夠靈活控制電網潮流分布，解決大規模新能源送出與消納等問題，從而逐步實現能源互聯的發展規劃。柔性直流電網的直流輸電線路採用架空線設計，與目前柔性直流工程採用的電纜輸電有較大的區別，發生線路故障的概率更高。對於直流電網而言，瞬時性或永久性的直流線路故障，在採取相應的保護動作策略後，不應影響直流電網中其他元件的運行，保證直流電網的可靠性。

已有的柔直輸電工程，輸電距離較近，採用電纜連接，故障概率較低，當任一處發生故障後，停運整套輸電系統，使得輸電整體可靠性降低。柔性直流電網中，各換流站間距離較遠，考慮直流線路建設的地點和成本，採用架空線路方案。為滿足直流電網運行可靠性的要求，使直流線路的運行方式和故障切除更加靈活，直流斷路器逐步引入電網中加以應用。若直流線路發生瞬時性故障，在保證故障被清除之後繼續恢復本條線路的運行；若直流線路發生永久性故障，在準確判別故障特徵並動作出口後，切除本條直流線路，確保直流電網其他元件及設備的正常運行。

由於直流斷路器更多的採用電力電子器件，使直流斷路器技術更加複雜，造價更加昂貴，雖然直流斷路器的應用，讓直流線路保護及系統控制裝置等在動作結果等和運行方式方面變得更加靈活可控，但直流斷路器的失靈後果也非常的嚴重。因此對直流斷路器失靈的保護更加重要。目前由於直流斷路器剛剛興起，對其失靈的保護研究甚微。如果對直流斷路器的失靈進行快速準確的判斷，成為重要的目標之一。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術不足,提供一種直流斷路器失靈保護的方法，該方法通過檢測故障後流過直流斷路器的電流，配合整定的延時和動作定值，判斷出直流斷路器是否失靈。該方法簡單、可靠，能快速的判斷直流斷路器狀態，從而減小損失，使電網穩定運行。

為了達成上述目的，本發明採用的技術方案是：

一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，包括如下步驟：

(1)直流斷路器失靈保護等待接收保護動作啟失靈信號；

(2)保護動作啟失靈信號啟動直流斷路器失靈保護判據，直流斷路器失靈保護判據進行延時判斷，經過延時t1之後進入步驟(3)；

或者，經過延時t2(t2>t1)之後進入步驟(5)；

(3)檢測流過直流斷路器的電流值；

當電流上升斜率變大、不變或者變小但仍大於斜率定值時，進入步驟(4)，否則進入步驟(1)；

(4)直流斷路器失靈保護動作，進入步驟(1)；

(5)檢測是否存在電流流過直流斷路器，如存在電流則進入步驟(4)，否則進入步驟(1)。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，上述步驟(1)中保護動作啟失靈信號，由通訊方式接入，或通過硬節點接入。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，上述步驟(2)中延時t1的整定大於從直流斷路器失靈保護接收到啟失靈信號到直流斷路器避雷器動作的時間。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，上述步驟(2)中延時t2的整定大於從直流斷路器失靈保護接收到啟失靈信號到直流斷路器避雷器完全消耗能量的時間。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，步驟(3)中，判斷直流斷路器的電流上升斜率變大、不變或者變小但仍大於斜率定值，採用固定判據其中表示直流線路電流上升斜率，kset表示定值，或使用變斜率方法辨別。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，上述步驟(5)中，存在電流流過直流斷路器的判斷標準為：idl>idl_set，其中，idl表示直流線路電流，idl_set表示定值，其整定為在採樣精度誤差範圍內的零電流。

上述的一種直流斷路器失靈保護的方法，其特徵在於，所述直流斷路器失靈保護判據配置在直流斷路器控制系統中，或者，配置在直流保護裝置。

採用上述方案後，本發明的有益效果為：

(1)本發明提供的一種直流斷路器失靈保護的方法，能夠可靠、快速的判斷直流斷路器狀態，從而減小損失，使電網穩定運行；

(2)所述保護方法的步驟簡單，移植性好，可在任意裝置中實現其功能；

(3)雙重保護判據，包含整個直流斷路器動作周期，避免出現直流斷路器失靈死區，更有效的保護輸電系統。

附圖說明

圖1直流斷路器失靈保護方法流程圖

圖2是直流斷路器結構示意圖。

圖3是直流斷路器正常動作電流和失靈後電流對比圖

圖4是直流斷路器失靈和保護動作波形

具體實施方式

以下將結合附圖及具體實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。

本發明提供一種直流斷路器失靈保護的方法，能夠簡單、可靠、快速的判斷直流斷路器狀態，從而減小損失，使電網穩定運行。

圖2為直流斷路器結構示意圖。直流斷路器結構基本由通態支路、轉移支路和避雷器三個部分組成。在線路正常運行時，直流電流流經通態支路；某時刻線路發生故障，轉移支路迅速導通，使故障電流由通態支路轉為流經轉移支路，當電流完全轉移後斷開通態支路；通態支路斷開後閉鎖轉移支路電力電子器件，此時故障電流為支路並聯的電容充電；上述過程中，故障電流持續增大，當達到避雷器動作電壓後，避雷器動作，將故障電流釋放，此時故障電流由最高點開始減小，經過一段時間後故障電流完全消失。如圖3中，波形1為直流斷路器正常分斷後波形，波形2為直流斷路器失靈後電流持續增大的波形。

圖1為本發明直流斷路器失靈保護方法流程圖。以下採用經上述t1延時後直流斷路器失靈保護判據為例對該流程圖進行詳細說明。設定直流斷路器收到跳閘指令到避雷器動作時間為3ms，則轉移支路閉鎖後，避雷器兩端電壓升高，達到定值後動作，使電流減小，設t1為4ms。

如圖4所示，直流線路保護動作1和2信號發出並啟直流斷路器失靈信號。當直流斷路器失靈保護接收到信號後啟動失靈保護的判據，延時3ms後故障電流達到最大。若直流斷路器正常，則4ms後避雷器已經開始消耗故障電流，若計算出直流電流上升斜率未變小或變小但大於斜率定值kset，其中kset整定為直流線路電流相差若干個採樣點的差值與所間隔時間的比值，說明直流斷路器沒有進入避雷器消耗故障電流的過程，認為直流斷路器失靈，則失靈保護動作。如圖4中故障電流並未減小，滿足前文所述條件，直流斷路器失靈保護動作。

需要指出的是，上述方法同樣適用於延時t2的情況，不同點在於，當延時t2的時間後，避雷器應完全消耗掉故障電流，直流線路應該沒有電流流過，若依然檢測到存在直流電流，說明直流斷路器沒能完全切除故障電流，認為直流斷路器失靈，則失靈保護動作。

以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。