800kv特高压直流输电系统阀组区测量点配置优化方案.docxVIP

800kv特高压直流输电系统阀组区测量点配置优化方案 0 特高压直流输电保护系统的特点 除了具有高压直流设计的所有特点外，还具有容量大、长度长、能耗低、用地少等优点，在实际项目中得到了广泛应用。与特高压交流输电相比,特高压直流输电具有送电距离越长越经济、无操作过电压、空间走廊小等特点。 ±800 kV特高压直流输电保护系统是整个工程中的一个重要系统。与常规±500 kV高压直流输电保护系统相比,它有一些特殊的地方。最大限度的输送功率(包括故障情况下)是特高压直流输电系统设计考虑的重要因素,保护系统必须与之相配合 ±800 kV特高压直流输电系统测量点的配置直接决定其保护系统的性能,以及区分故障、隔离故障的能力。本文将在这方面进行深入探讨,重点分析与常规±500 kV高压直流输电系统的不同之处。 1 阀组各测量点的测量量 图1是典型的±800 kV双阀组串联结构特高压直流输电单线图(仅含单极),图中包含典型测量点的配置。 从图1可见,与常规±500 kV高压直流输电系统相比,每极各多出一组换流变和串联阀。相应测量点多出一组交流电压(Uac)、阀星侧电流(IVY)、阀角侧电流(IVD)、阀高压侧(或称极母线阀侧)直流(IDP)、阀低压侧(或称中性线阀侧)直流(IDNC);还有阀组连接线电压(UDM)。增加的开关有:阀组旁通断路器(VBPB),阀组旁通刀闸(VBPS),阀组隔离刀闸。对各测量量的命名如下,高压阀组命名为IVYH,IVDH,IDP,IDMC,VBPBH,VBPSH;低压阀组命名为IVYL,IVDL,IDMP,IDNC,VBPBL,VBPSL。 图1测量点配置虽然不是最佳,但是可以基本满足各种极保护原理的实现。 2 为阀组范围内的测量点配置优化 考察双阀组直流场区,参见图2。 2.1 差动保护 1)阀组连接线差动保护:原理是计算差流|IDMC-IDMP|,与定值比较。该保护动作后的处理策略是:两阀组均闭锁等。图2中F1点接地故障,如果高压阀组成功隔离(断开阀组隔离刀闸VIS1和VIS2),合上高压阀组旁通刀闸(VBPSH)后,低压阀组仍然可以输送功率。 2)极母线差动保护:原理是计算差流(|IDL-IDP|或高压阀组退出时|IDL-IDMP丨),与定值比较。其动作后的处理策略同上述第1种情况。对于图2中F3点接地故障,低压阀组也有继续输送功率的可能。 3)中性线差动保护:原理是计算差流(|IDNC-IDNE丨或低压阀组退出时|IDMC-IDNE|),与定值比较。其动作后的处理策略同上述第1种情况。对于图2中F4点接地故障,如果低压阀组成功隔离(断开阀组隔离刀闸VIS3和VIS4),合上低压阀组旁通刀闸(VBPSL)后,高压阀组仍然可以输送功率。 可见,上述3种情况中差动保护动作后,两阀组均闭锁不是最优方案。 4)阀组旁通断路器保护:原理是计算流过阀组旁通断路器电流(高压阀组|IDL-IDP|,低压阀组|IDNC-IDNE|);当阀组旁通断路器命令发出分命令后,或阀组旁通断路器处于分位置,阀组旁通断路器电流大于定值,延时重合阀组旁通断路器。具体算法还加有电压辅助判据、隔离刀闸和阀组旁通刀闸位置。此保护的动作延时约150 ms。 直流场有一个后备保护,称为直流场差动保护。其工作原理是计算差流(|IDL-IDNE|),与定值进行比较。动作延时一般200 ms左右。直流场接地故障,如图2中F3点或F4点等,阀组旁通断路器保护会先于直流场差动保护动作,动作后重合阀组旁通断路器不是很好的选择。尽管直流场差动保护动作之前有众多主保护动作,但是从设计上看,不是最优方案。加入电压辅助判据的阀组旁通断路器保护可以将类似图2中F4点的故障排除在外;也就是说,这类故障阀组旁通断路器保护不会动作。 5)单阀组开路试验:当单阀组故障检修后,投入运行之前一般进行开路试验,以检验阀组是否具备运行要求。常规情况下,此时另一阀组正在运行。比如,图2中高压阀组检修后欲进行开路试验,此时阀组隔离刀闸VISI和VIS2处于分位置。从图2中可见,被隔离的阀组区没有电压测量点,无法进行开路试验。 2.9 保护动作的情况 双阀组直流场区测量点配置优化方案见图3。增加4个电流测量点(IDBH,IDNH,IDBL,IDNL)、1个电压测量点,并调整电压测量点位置(UDMC,UDMP)。旁通刀闸(VBPSH,VBPSL)换成旁通断路器(VBPBH2,VBPBL2),目的是加快旁通合闸时间。 1)阀组连接线差动保护:共3个差动保护。原理是计算差流1(|IDMC—IDNH|)、差流2 (|IDNH—IDBL|)和差流3 (|IDBL—IDMP|),分别与定值比较。图3中F1点接地故障,将由差流1保护动作。差流1或差流3保护动作的处理策略是闭锁及隔离故障阀组,同时发出非故障阀组