兴安直流输电保护系统研究.pdfVIP

2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集 兴安直流直流保护若干问题的研究与探讨 李建勋，李豹，梁天明，王子强 (中国南方电网超高压输电公司广州局) 摘要：直流保护系统是直流输电系统中最重要的设备之一。以兴安直流工程为依托，介绍直流保护系统的结构及 功能，重点对直流保护系统的运行情况进行分析；讨论了一些在运行中暴露出来的设计、制造方面的问题；总结直 流保护系统自投运以来出现的故障，对故障原因进行分析，对不同的故障给出相应的反措；最后，针对在直流保护 系统上的运行情况，提出一些注意事项和建议。研究成果有助于提高运行维护水平，确保直流输电系统的安全稳定 运行，为未来直流输电工程的实施和改造，提供了有益的参考。 关键词：兴安直流 直流保护 出口回路 纵联差动保护 接地极不平衡保护 1 引言 直流保护系统是直流输电系统中最重要的设备之一，直接关系到整个直流系统以及相关 交流系统的安全运行。贵州－广东第2 回±500 kV 直流输电工程（简称“兴安直流工程”） 是我国±500 kV 直流输电工程自主化依托项目，同时也是中国南方电网实施“西电东送” 的骨干工程。该工程西起贵州兴仁换流站，东至广东深圳宝安换流站，输送容量为3 000 MW， 电压为±500 kV，线路总长为1194.5 km。2007 年6 月单极投产，12 月双极投产。本文对 投运以来直流保护系统的运行情况进行统计总结，对出现的故障原因进行了分析，针对不同 [1、2] 的故障给出了相应的反措，并给出系统运行建议 。 2 兴安直流直流保护配置及出口逻辑 (1) 兴安直流直流保护配置 兴安直流保护系统保护的区域包括换流器、直流母线、高压线路及接地极线路、直流断 路器和直流滤波器。换流器、直流母线、高压线路及接地极线路、直流断路器保护配置在同 一系统中，习惯上统称为直流保护，直流滤波器、换流变压器、平波电抗器各自采用单独的 保护系统，同时在极控系统中还设置了一些后备保护。 [3] 直流保护通过Siemens 公司开发的SIMADYN D 高速数字式控制系统实现 ，由三套保护装 置（SIMADYN D）和两套出口回路（三取二模块+跳闸回路）构成。每套保护装置进行独立判 断，每套出口回路均可以接受三套保护装置的出口信号，实现一种独特的冗余配置，即 3 套 直流保护系统的保护动作信号经“三取二”模块处理后，出口信号经出口继电器的辅助节点 分别送至极控、换流变保护系统。 (2) “三取二”出口逻辑 兴安直流直流保护系统均采用了“三取二”的出口逻辑。[4] 图 1为套直流保护“三取二”逻辑的实现原理图。 “三取二”逻辑模块只位于直流保护 系统1和直流保护系统2，保护系统3 只有保护功能模块，而没有“三取二”逻辑模块。保护 最后是从直流保护系统 1 和直流保护系统 2 出口。三套直流保护系统均正常运行时，出口 采用“三取二”模式；当一套系统退出运行时，自动转为“二取一”模式；当两套系统同时 退出运行时，自动转为“一取一”模式。[5] 757 2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集 图1 直流保护“三取二”逻辑图 3 直流保护运行情况分析 兴安直流自2007 年 12 月双极投产至今，共发生38 次直流保护动作导致的直流故障。 2008 年14 次，2009 年6 次，2010 年9 次，2011 年4 次。其中32 次为典型的线路故障降压 重启，极一21 次，极二11 次，基本验证了正极易遭受雷击的理论。其中25 次重启成功， 这25 都是行波保护或电压突变量保护动作，或两者同时动作，应该属于瞬时性故障，另外 7 基本是行波保护和电压突变量保护动作并降压重启后，纵差保护和行波保护动作再次动作 闭锁，应该判断是永久性故障。其余6 次故障中，接地极电流不平衡保护(60EL)动作4 次； 极二直流线路高阻接地故障导致直流线路低电压保护(27DCOP)动作一次；极二单极金属运行 方式下