[发明专利]一种多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护系统和方法

说明书

本发明公开了一种多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护系统和方法，可将故障隔离时间由传统400ms缩短至200ms内，降低电网故障期间暂态能量冲击，降低由于交流故障扰动导致的直流换相失败风险，大大提高电网安全稳定运行水平。提出的站域失灵保护系统，通过主站和子站的分层配置方案，可实现全站电压、电流和断路器位置数据获取。不同主站间可进行信息交互，实现相关联变电站断路器位置、电流数据、线路保护动作等信息交互，扩大了站域失灵保护系统的感知范围。通过站域失灵保护的差动环设计方案，替代传统的失灵保护判据，实现失灵故障和死区故障的快速识别和隔离。

技术领域

本发明涉及一种多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护系统和方案，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

特高压电网建设过渡期，电网“强直弱交”特征突出，风电、光伏等新能源设备并网容量持续增长，电网格局与电源结构发生重大改变，基于传统交流系统形成的认识方法、防御理念、控制技术已滞后于特高压交直流电网运行实践。国内近些年已经相继发生多次由于交流系统故障，引起直流系统换相失败的事件。交流电网故障导致的交流电压幅值的跌落、波形的畸变，引发换流母线电压跌落和畸变，直流系统可能将微小的扰动进行功率放大，并在送受端之间传导。

交流系统发生短路故障后，可能由于断路器断路器失灵无法快速切除故障，故障持续时间变长，增加直流连续换相失败或直流闭锁风险，易引发大规模功率震荡，潮流大范围转移，可能造成其它连锁故障，后果十分严重。特高压交直流混联电网发生直流换向失败，会引发电网200ms左右的功率波动，造成电网大范围潮流转移。传统失灵保护动作时间大约为400ms，关于失灵保护的研究局限于利用交流系统判据优化，存在一定的局限性，不能彻底解决CT拖尾的影响，难以大幅缩短失灵保护切除故障时间，无法解决故障期间直流连续换向失败，不能完全满足特高压交直流电网稳定运行要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护系统和方法，有效缩短失灵故障和死区故障的切除时间，降低由于交流系统故障造成直流换相失败和闭锁的风险，保障大电网运行安全，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案，具体如下：

一种多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护系统，包括站控层、间隔层和过程层，自上而下采用主站、子站的分层配置，子站配置在间隔层，实现变电站运行数据采集，主站配置在站控层，通过子站获取全站信息和站域失灵保护动作出口。

主站基于变电站进行配置，子站基于串进行配置；

每个变电站配置一个主站，主站通过子站获取全站的电压信息、电流信息、断路器状态信息和继电保护动作信息；相邻变电站主站间通信连接，主站获得相邻变电站的信息；主站接入时间同步装置信号；

子站包括串子站和变压器子站，串子站基于变电站串进行配置，每个变电站串配置一个串子站；变压器子站基于变压器配置，每个变压器单独配置一个变压器子站；子站接入时间同步装置信号；

串子站获取变电站串内运行信息，变电站串内运行信息包括：变电站串内的实时电流信息、电压信息、断路器位置信息和线路保护信息；变压器子站获取变压器三侧信息(三卷变压器高、中、低三侧)，变压器三侧信息包括实时变压器三侧的电流信息、电压信息、断路器位置信息和主变保护动作信息；子站获取串内运行信息或变压器三侧信息后上送到主站；

主站获取各串子站上送的信息和变压器子站的信息，接收母线保护动作信息，通过相邻主站获取变电站相连线路对侧信息和对侧线路保护动作信息。

一种多直流电网故障快速隔离的站域失灵保护方法，包括以下步骤：

步骤1：控制子站上送变电站串内运行信息和变压器三侧信息至主站，主站获得全站信息；

步骤2：相邻主站交换关联线路信息，主站获得全域信息；