直流滤波器差动保护误动作分析.pdf

第 2 5卷 第 5期 2 0 1 2年 5月 广 东 电 力 GUANGDoNG EI ECTRI C pOW ER Vo1 25 No 5 M ay 2 01 2 d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 2 9 0 X 2 0 1 2 0 5 0 1 5 直流滤波器差动保 护误 动作分析 田庆 ( 南方电网超高压输电公司检修试验中心，广东 广州 5 1 0 6 6 3 ) 摘要 ：根据 宝安换 流站 直流滤波器差动保 护误 动作的情 况 ，分析 直流滤 波器差动保 护特点 和直流输 电特殊 运行 工况对直流滤波器差动保护的影响，结合宝安站差动保护特点提 出了相应反措，并指 出在计算直流滤波器差动 保 护动作 时间时 ，需充分考虑 C T暂 态特性 的不一致性和 C T饱和等 因素 。 关键 词 ：直流滤波器 ；比率差动保 护 ；误 动作 中图分类号 ：T M7 2 1 1 文献标志码 ：B 文章编号 ：1 0 0 7 2 9 0 X( 2 0 l 2 ) 0 5 - 0 0 6 1 0 4 An a l y s i s o n Di f f e r e nt i a l Pr o t e c t i o n M a l f u n c t i o n o f DC Fi l t e r TI AN Qi n g ( Ov e r h a u l i n g Te s t Ce n t e r o f UHV Tr a n s mi s s i o n Co r p o r a t i o n o f CS G，Ou a n g z h o u，Ou a n g d o n g 5 1 0 6 6 3，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n a c c o r d a n c e t o d i f f e r e nt i a l p r o t e c t i o n ma l f u n c t i o n o f DC f i l t e r i n Ba o a n c o n v e r t e r s t a t i o n，t h e p a p e r a n a l y z e s c h a r a c t e r i s t i c o f d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n o f DC f i l t e r a n d i mp a c t o f s p e c i a l o p e r a t i n g c o n d i t i o n o f DC t r a n s mi s s i o n O i l d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n o f DC f i l t e r I n c o mb i n a t i o n wi t h c h a r a c t e r i s t i c s o f d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n i n Ba o a n s t a t i o n，t h e p a p e r p r o p o s e s c o r r e s p o n d i n g c o u n t e r me a s u r e s a n d p o i n t s o u t t h a t i n c o n f o r mi t y o f t r a n s i e n t c h a r a c t e r i s t i c s a n d CT s a t u r a t i o n s h o u l d b e f u l l y t a k e n i n t o a c c o u n t i n c a l c u l a t i n g t i me o f d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n o f DC f i l t e r Ke y wo r d s ：DC f i l t e r ；r a t i o d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n；ma l f u n c t i o n 直流滤波器是换流站的重要设备之一 ，它装设 在直流高压出线与直流中性点之间，可与平波电抗 器一起组成双 T型滤波器 ，也可 以由几个 直流滤 波器并联在直流高压 出线上的平波电抗器后面，用 于滤去直流 一交流变换过程产生 的 1 2次谐波及其 他各次倍频的特征谐 波，保证在任何运行方式下 ， 换流器的最大等效谐波电流不超过其限定值 。 2 0 0 9年 4月 1 2 E t 1 5时 3 6分和 2 0 1 0年 7月 2 6日 1 7时 1 0分 ，宝安换流站( 以下简称宝安站 ) 直流滤波器差动保护均动作 ，导致直流系统停运故 障，而现场检查时均无问题。因此 ，彻底查清直流 滤波器差 动保 护误动作 的原 因，并制定相应 的反 措 ，对直流输电系统的安全、稳定可靠运行具有非 常重要的意义 。 本文针对宝安站 2 0 1 0年 7月 2 6日的差动保护 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 1 0 2 5 误动作情况 ，介绍了直流滤波器差 动保护 的特点 ， 分析直流输电系统在特殊运行工况下对直流滤波器 差动保护的影响 ，结合宝安站的差动保护特点提出 相应 的反措 。 1 基本情况 宝安站的直流滤波器现场接线及其电流互感器 ( c u r r e n t t r a n s f o r me r ，C T) 配置 ，如图 1 、2 所示 。 为了节约成本 ，降低直流滤波器高端 电容器支 路 C T的绝缘水平 ，将直流滤波器高端 CT安装在 两个电容支路 的下方 ，此时差动保护范围包括低端 的电感器以及与其串联 的电感电容并联支路 ，高端 电容 器支 路 除外 ，涉 及 的差 动 保 护计 算 电流 为 C T1 1和 C T 1 2的和 电 流 ， T s 、CT 1 1和 CT 1 2的 差 电流 ， T D 和 CT 1 3的电流 ， c T 2 0 1 0年 7月 2 6日 1 7时 1 0分 ，阴天 ，兴安直 流线路( 距宝安站约 6 3 9 4 k in) 遭受连续雷击 ，极 广 东 电 力 第 2 5 卷 T O 1 1 、T0 1 2为变压 器；Z0 1 1 、Z 0 1 2分别为 1 2 2 4和 1 2 3 6次直流 滤波器 。 图 1 宝安站直流滤波器的现场连接 C1 、C 2 、C 3为 电容 器 ；C T1 1 、C TI 2和 CT 1 3为 C T编号 ；L 1 、 L 2 、L 3为 电感器 。 图 2 直流滤波器的 C T配置 I三套行波保护和三套电压突变量保护均动作 ，极 I移相等待 线路重 启。在 去游离 时 间 ( 设 定值 为 3 5 0 ms ) 内 ，极 I收到对站直流滤波器差 动保护闭 锁命令 ，由于极 I重启次数仅设为 1次 ，极 l 启动 紧急停运退至备用状态。 直流系统停运后，运维人员对 Z 0 1 2的一次设 备进行 检查，设备正 常，然后 对 C T 1 1 、C T1 2和 C T1 3 ( 三者的参数见表 1 ) 进行一次注入电流( 以下 简称注流) 试验 ，读取 Z 0 1 2保 护屏 内直 流控 制装 置 S i ma d y n D上相应 的数据 ( 见 表 2 ) ，结果表 明 C T 1 1 、C T 1 2和 C T1 3均 正常 。 表 1 C T 1 1 、O T 1 2 、O T1 3的参数 表 2 注流试验 时 Z 0 1 2的采样数据 名 称 ； 2 故 障分析 Z 0 1 2的 8 7 DF纵差保 护动作判据 ：， 和 ， 经 1 0 ms 数据窗平滑滤波后 ( 取 1 0 ms 内数据的平 均值) ，若在 5 ms内 ， 和 ， 均满足式 ( 1 ) ，则 8 7 DF纵差保护动作。 1 ， 一， T A 1 3 2 1 A+0 2 mi n ( I T s ， ， _r A 1 3 ) ( 1) 宝安站极 工的高压母线电压 U o 、高压母线电 流 ， D 、Z 0 1 2的 J 和 ， ( T 3 的原始波形曲线如图 3 所示 。 若 ， 1 S 和 ， c n 未采用 1 0 ms 数 据窗平 滑滤波 ， Z 0 1 2在 0 7 0 6 S 、0 + 8 7 9 S 和 1 3 3 5 S 时出现纵差差 流 ， d ，如图 4所示 ；采用 1 0 ms 数据窗平滑滤波 后 Z 0 1 2的纵差特性曲线 ，如图 5所示 。 从 图 3可以看出，在 0 7 0 6 9 S 至 1 4 8 3 S 时 ， 虽然线路保护 已经动作 ，极 工的 己 ， 。 幅值在零 附 近 ；由于受雷击影 响，直流 电流通过 高压直 流线 路 、直流滤 波器、中性母线和接地极线路 形成 同 路 ，极 工的 U。 、， 。 L 、， T s 和 ， c T 3 均 同时出现波 动 ，且 C T1 1 、C TI 2 、C T 1 3的额 定 工作 频 率 为 6 0 0 Hz ，其测 量精度 均为测 量级 ，在短 时 间 内， 当 Z0 1 2有多 次 脉 冲穿越 电流 流过 时 ，C T1 1和 C T 1 2在 1 3 3 5 S 时可测量 到较大的穿越 性电流 ， C T 1 3深度饱和 ，导致三者的测量值不准确| 1 。 5 1 2 5 1 2 5 0 J 5 1 2 ， I 0 ) ( 1 EJ 1 2 5 0 T ， 第 5 期 田庆：直流滤波器差动保护误动作分析 1 O O 5 毛 0 一 0 5 一1 0 1 O 芎 2 -2 3 1 3 3 1 = 1 3 0 0 5 1 0 1 5 2 0 25 3 0 3 5 4 0 s ( a ) ， D L 波形曲线 O 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 40 t s ( b ) L 波形曲线 L【 一 f 一 0 0 5 l 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 s ( c )z o 1 2 3 波形曲线 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 40 s ( d )z o l 2 fg c T l 3 波形 曲线 图 3 宝安站极 I 的 电压 、电流波形 图 2 墨 g ， 0 2 0 O 2 墨 O L _ ， 7 0 0 0 7 0 2 0 7 0 4 0 7 0 6 0 7 0 8 0 7 1 0 t s 8 7 6 0 8 7 7 0 8 7 8 0 8 7 9 0 8 8 0 0 8 8 1 t s 八 1 3 3 5 1 3 3 6 1 3 3 7 1 - 3 3 8 1 3 3 9 1 3 4 0 t s 图 4 未采用 1 0 m s 数据窗平滑滤波 时 Z O 1 2的 d曲线 从 图 4可以看出，未采用数据窗对 ， 和 ， 数据进行 1 0 n q s 平滑滤波处理 时，Z0 1 2在 0 7 0 6 S 、0 8 7 9 s 和 1 3 3 5 S 时产生的 ， d幅值较大 ，但未 能满足 5 ms的延 时条件 ，8 7 DF纵差保 护不会误 动作。 从图 5 可 以看 出， T S 和 ， c n 3 数据经 1 0 ms 平 O O 4 -0 0 2 O O 4 - 0 0 2 一 1 L 0 05 l 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 45 t s ( a ) 采用1 O ms 平滑滤波后z 0 1 2 的 曲线 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 t s ( b )采用1 0 ms 平滑滤波后z 0 l 2 的制动电流 曲线 O 0 4 0 0