[发明专利]阻塞滤波器失谐故障的加速保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及阻塞滤波器失谐故障的继电保护方法和装置。

背景技术

在长距离高压交流输电系统中，有时为了提高电网输送功率，会在线路中加装电容串补系统，由于电容和线路电抗之间存在谐振的可能，当设计参数不合理，或者运行方式变化后导致实际参数不合理时，可能引发电网系统的次同步振荡，进而引发电源点(发电厂)汽轮发电机组轴系出现危险的扭振，严重时会导致大轴出现裂纹甚至断裂。

为抑制电网系统的次同步振荡及机组轴系扭振，在电源点处安装阻塞滤波器是一种有效的技术手段。美国的Najavo电厂、中国的托克托电厂均安装了大型阻塞滤波器设备。阻塞滤波器是一些电抗器、电容器经过串并联构成的高压无源滤波器，串接在发电厂主变压器高压侧Y绕组的中性点侧，分相安装，对特定的次同步频率呈现出较高的阻抗，从而抑制这些次同步频率电流，达到扭振抑制的作用。

阻塞滤波器当中有电抗器电容器(简称LC)并联电路。阻塞滤波器的保护系统配置了LC失谐保护功能，主要是LC电流比率越限保护。该保护方法的基本原理是分别计算并联LC的电抗器电流基波幅值和电容器电流基波幅值，并计算这两个基波电流幅值的比率，理论上该电流比率正比于电抗器电感与电容器电容的乘积的倒数。当阻塞滤波器工作电流超过一个门槛，且LC没有故障时，电流比率会稳定在一个范围内；当LC出现故障时，比如电抗器出现匝间故障，或者电容器内部的电容器单元出现熔丝熔断，则电抗器电感参数或者电容器电容参数将发生变化，进而电流比率会超过比率上限或者比率下限，电流比率越限后，经过一定的延时，保护动作跳闸。失谐保护直接反映了阻塞滤波器LC参数是否出现异常，LC参数异常将导致扭振抑制失效，因此阻塞滤波器失谐保护是非常重要的保护，技术上希望该保护可靠、快速、灵敏。

但是现有方法存在明显的缺点，当系统扰动或振荡时，比如高压电网出现单相接地故障时，失谐保护的电流比率计算结果会出现大幅度的波动，有可能引起保护误动。为提高保护的可靠性，不得不放弃保护的灵敏度，具体做法是：一方面扩大电流比率上限、下限的范围，另一方面保护的延时定值整定得非常长，通常达到15s。因此，现有阻塞滤波器保护技术不是一个可靠的快速的保护。

发明内容

本发明的目的是：提出一种阻塞滤波器失谐故障的加速保护方法和装置；阻塞滤波器失谐保护电流比率越限的判据满足时，如果同时检测出电网系统没有出现大的扰动，则经过短延时失谐保护动作，保护加速动作；阻塞滤波器失谐保护电流比率越限的判据满足时，如果同时检测出电网系统出现了大的扰动，则失谐保护仍按原有的长延时保护进行动作；从而兼顾了保护的快速性和可靠性。

本发明的理论依据是：阻塞滤波器设计时，只针对特定的次同步频率呈现出较高的阻抗，但是对工频频率而言，阻塞滤波器阻抗很小。因此：

(a)当阻塞滤波器并联的LC出现故障时，阻塞滤波器电流比率越限判据会满足，同时阻塞滤波器的总电流不会出现剧烈变动，此时允许失谐保护经短延时快速动作；

(b)当阻塞滤波器并联的LC没有故障时，如果电网系统有小扰动，阻塞滤波器的总电流只有较小的扰动，同时阻塞滤波器电流比率越限判据不会满足，保护不会误动；

(c)阻塞滤波器并联的LC没有故障时，但是如果电网系统出现大扰动，阻塞滤波器的总电流会出现剧烈变动，同时阻塞滤波器电流比率越限的判据会满足，为防止保护误动，采用工频变化量原理判别出电网系统出现大扰动，闭锁阻塞滤波器短延时保护。

为了达到兼顾保护的快速性和可靠性的目的，本发明采用的技术方案是：阻塞滤波器失谐故障的加速保护方法，包括如下步骤：

(1)继电保护装置对阻塞滤波器并联电抗器和电容器的电流进行采样，对流过整个阻塞滤波器的总电流进行采样；

(2)分别计算电抗器电流、电容器电流和总电流的基波幅值；

(3)计算电抗器电流基波幅值和电容器电流基波幅值的电流比率；

(4)计算阻塞滤波器总电流的工频变化量；当工频变化量超过设定的门槛时，将闭锁短延时保护的标志置为“1”，否则经延时T₁将该标志置为“0”；

(5)当总电流幅值足够大，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围时，经长延时T₂发出报警信号或跳闸信号及输出继电器空接点；

(6)当总电流幅值足够大，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，同时闭锁短延时保护的标志为“0”时，经短延时T₃发出报警信号或跳闸信号及输出继电器空接点。