单相故障类型自动识别逻辑优化对高压直流系统影响分析.pdf
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1、21第 51 卷2023 年 8 月Vol.51 No.4Aug.2023云南电力技术YUNNAN ELECTRIC POWER单相故障类型自动识别逻辑优化对高压直流系统影响分析代书龙,朱凤来,范冬春,杨茂,辛亮,陆健,冯子贤(中国南方电网超高压输电公司曲靖局,云南 曲靖 655000)摘要:为降低交流系统单相重合闸期间对高压直流系统的影响,通过对站内实际发生单相故障期间的录波进行分析,发现在故障相两侧开关切除期间,瞬时故障与永久故障的线路正常相在故障相上的感应电压大小以及波形存在明显差异,据此提出交流线路单相重合闸逻辑优化措施,并在PSCAD/EMTDC仿真软件中的高压直流输电系统模型中验证
2、了所提优化措施的可靠性,该优化措施可为在运高压直流输电系统单相重合闸逻辑优化提供参考。关键词:单相重合闸;感应电压;逻辑优化;PSCAD/EMTDC仿真;高压直流输电系统Analysis of Influence of Logic Optimization for Automatic Identification of Single-phase Fault Type on HVDC SystemDai Shulong,Zhu Fenglai,Fan Dongchun,Yang Mao,Xin Liang,Lu Jian,Feng Zixian(Qujing Bureau,CSG EHV Pow
3、er Transmission Company,Qujing 655000,China)Abstract:In order to reduce the impact on the HVDC system during the single-phase reclosing of the AC system,through the analysis of the recorded wave during the actual single-phase fault in the station.It is found that during the circuit breaker open on b
4、oth sides of the fault phase,there are obvious differences in the magnitude and waveform of the induced voltage on the fault phase between the normal phase of the line with instantaneous fault and the normal phase of the line with permanent fault.Therefore,the logic optimization measures for single-
5、phase reclosing of the AC line are proposed,The reliability of the proposed optimization measures is verified in the HVDC system model in PSCAD/EMTDC simulation software.The optimization measures can provide a reference for the optimization of single-phase reclosing logic in HVDC transmission system
6、.Key words:Single phase reclosing;Induced voltage;Logic optimization;PSCAD/EMTDC simulation;HVDC transmission system 中图分类号:TM74文献标识码:B文章编号:1006-7345(2023)04-0021-040前言由于高压直流输电系统存在输送容量大、功率调整灵活、节省输电走廊等众多优点,被广泛应用于远距离大容量输电1-7。然而,交流系统发生单相故障期间,对直流输电系统的扰动较大,因此如何降低交流系统故障期间对直流系统的影响一直都是研究重点。当前对交直流系统影响的研究主要集中在
7、交流系统故障对直流系统影响的机理方面,且取得了丰硕成果8-12,但研究方法基本为理论研究以及仿真验证,少有结合实际工程故障案例进行分析并提出有效措施的方案。本文对单相重合闸逻辑进行介绍后,详细分析牛从直流牛寨站交流系统故障录波,发现单相故障单相跳闸期间正常相在故障相上的感应电压幅值以及波形与故障类型存在较大差异,据此提出单相重合闸逻辑优化措施,并在 PSCAD/EMTDC 仿真模型的高压直流输电系统中验证了所提优化措施的有效性。1重合闸逻辑介绍为提高系统运行可靠性,目前 500 kV 交流系统基本采用二分之三接线方式,交流线路的电压互感器基本装设在线路两端,即:站内开关跳开时,电压互感器仍然与
8、线路连接,跳闸期间也可测量跳闸线路上的感应电压。交流线路基本采用单相重合闸,即单相故障情况下单相跳闸单相重合,重合于永久性故障上瞬时跳开三相,相间故障直接三相跳闸不重合,单相重合闸逻辑图如图 1 所示,当线路保护跳闸命令收回时,自动启动重合闸。22云南电力技术第 51 卷2023 年第 4 期A相启动重合闸A相无流B相启动重合闸B相无流C相启动重合闸C相无流A相启动重合闸三相均无流B相启动重合闸B相启动重合闸三相均无流C相启动重合闸C相启动重合闸三相均无流A相启动重合闸&Y1&Y2&Y3&Y4&Y5&Y6H1H2&Y7单相跳闸启动重合闸图1单相自动重合闸逻辑2单相瞬时故障分析由于单相故障存在瞬
9、时故障与永久故障的区别,本文以牛从直流牛寨站交流线路故障情况为例进行分析。其中,牛寨站交流场边开关重合闸时间为 0.9 s,中开关重合闸时间为 1.4 s。2016 年 07 月 24 日 21 时 31 分 牛 寨 站 500 kV溪换甲线 C 相发生故障,重合成功,故障瞬间电压、电流如图 2、图 3 所示。重合瞬间电压、电流如图 4、图 5 所示(图 2 图 10 中,电压电流均为故障录波采样值,未经过数据处理)。由图可知,交流线路发生单相故障后,故障相电压降低,故障相电流快速升高,由于 500 kV系统为中性点直接接地系统,对非故障相电压影响较小,保护检测到故障后,故障相跳闸,由于通信延
10、时以及开关本身分闸时间的存在,大约 50 ms 左右线路从发生故障至开关完全跳开。开关跳闸后,经过 0.9 s 的延时发出故障相开关重合命令,由于通信延时以及开关本身机械特性的影响,从线路开关断开至线路上重新出现电压之间的时间将近 1000 ms,故障相重合后,线路电压经过约 15 ms 后恢复至正常水平,单相跳闸期间,故障跳闸线路处于缺相运行状态。图2单相瞬时故障瞬间电压 图3单相瞬时故障瞬间电流 图4单相瞬时故障重合瞬间电压 图5单相瞬时故障重合瞬间电流3单相永久性故障分析2016 年 07 月 05 日 19 时 22 分 500 kV 溪换丙线 C 相永久性故障跳闸,重合不成功,故障瞬
11、间电压、电流如图 6、图 7 所示,重合瞬间电压、电流如图 8、图 9 所示。由图可知,交流线路发生单相故障后,故障相电压降低,故障相电流快速升高,与重合成功不同的是该故障期间 A、B 相电压波形明显发生畸变,且故障未切除期间故障相电压幅值略小,故障相切除时间以及重合时间与重合成功情况基本一致。开关重合后,电压基本没有改善,但故障电流却在开关合闸时快速升高,故障持续存在,保护检测到故障为持续性故障后,发出三相跳闸命令,约 50 ms 左右三相跳闸,三相跳闸后该线路三相均从系统中切除。23单相故障类型自动识别逻辑优化对高压直流系统影响分析 第 51 卷2023 年第 4 期 图6单相永久故障瞬间
12、电压 图7单相永久故障瞬间电流 图8单相永久故障重合瞬间电压 图9单相永久故障重合瞬间电流4缺相运行期间故障相感应电压分析再次对牛寨站多个单相故障切除至尚未重合期间故障相感应电压进行统计,对比 2016 年07 月 24 日 21 时 31 分 500 kV 溪换甲线 C 相故障重合成功案例(图 10 中“重合成功 1”)、2014 年 02 月 16 日 01 时 07 分 500 kV 甘 换 甲线 C 相故障重合成功案例(图 10 中“重合成功2”)、2016 年 07 月 05 日 19 时 22 分 500 kV溪换丙线 C 相永久性故障重合不成功案例(图10 中“重合失败 1”)、
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