[发明专利]一种降低交直流系统中方向保护误动率的三相重合时序整定方法

说明书

本发明涉及一种降低交直流系统中方向保护误动率的三相重合时序整定方法，属于电力系统保护技术领域。本发明方法为：当交直流系统中逆变侧交流线路发生三相短路故障时，通过逆变器熄弧角判断是否发生换相失败；根据判断结果，计算直流系统等值阻抗；根据直流系统等值阻抗，分别计算健全线路首、末端方向保护的方向元件测量相角；根据测量相角，确定首、末端重合时序。本发明可有效降低交直流串联系统中方向保护误动率，效果良好。

技术领域

本发明涉及一种降低交直流系统中方向保护误动率的三相重合时序整定方法，属于电力系统保护技术领域。

背景技术

交直流串联系统中，换流器的换相失败是直流系统最常见的故障之一。换相失败不仅影响直流系统安全稳定运行，而且也会影响受端交流系统中保护特性的不正确动作。2003年以来南方电网就先后发生两起因天广直流和三广直流换相失败，引发交流线路保护发生误动。目前，研究认为导致换相失败的因素主要包括熄弧角过小、交流电压大幅度下降、越前触发角过小以及线电压过零点漂移等。

造成换相失败的因素很多，而换相失败又很有可能导致交流系统继电保护的不正确动作。

作为提高电力系统并列运行的稳定性和可靠性的有效措施，自动重合闸已得到广泛应用。实际中通常由线路首、末端轮换投入无压检定首先重合以解决永久故障时线路两侧断路器工作条件不对等的问题。重合时序对交直流电力系统的暂态功角、电压稳定性和重合闸过电压有一定的影响。在交直流串联系统中，特别是逆变侧近端的交流输电线路发生故障时，重合闸的投入时序可影响到换相失败的发生概率，进而影响到交流系统方向保护的正确动作。

发明内容

本发明提供了一种降低交直流系统中方向保护误动率的三相重合时序整定方法，以用于利用最佳的重合时序降低交直流串联系统中方向保护发生的误动率。

本发明的技术方案是：一种降低交直流系统中方向保护误动率的三相重合时序整定方法，当交直流系统中逆变侧交流线路发生三相短路故障时，通过逆变器熄弧角判断是否发生换相失败；根据判断结果，计算直流系统等值阻抗；根据直流系统等值阻抗，分别计算健全线路首、末端方向保护的方向元件测量相角；根据测量相角，确定首、末端重合时序。

所述当交直流系统中逆变侧交流线路发生三相短路故障时，通过逆变器熄弧角判断是否发生换相失败，具体为：

交直流系统中逆变侧交流线路发生三相短路故障时，若逆变器熄弧角γ<15°，判断为发生换相失败；若熄弧角γ≥15°，则未发生换相失败。

所述根据判断结果，计算直流系统等值阻抗，具体为：

若判断结果为发生换相失败，则根据式(1)计算直流系统发生换相失败时，直流系统等值阻抗z_dc：

式中，π为圆周率，β为越前触发角，γ为关断角，λ为换相失败后直流电流直流分量相当于正常运行时的倍数，i_dc.eq0为正常运行时的直流电流，u为正常运行状态下逆变侧换流母线电压，Δu为逆变侧换流母线电压故障分量；

若判断结果为未发生换相失败，则逆变侧通常处于定关断角控制方式，根据式(2)计算直流系统等值阻抗z_dc：

式中，x_μ为换相电抗，n_T为换流变压器变比。

所述根据直流系统等值阻抗，分别计算健全线路首、末端方向保护的方向元件测量相角，具体为：

1)线路首端重合：

①将直流系统等值阻抗z_dc代入式(3)，计算故障线路首端投入三相重合闸时，与之并联的健全线路首端方向保护的方向元件测量相角θ₁：