直流分压器传变特性对特高压直流输电研究意义

作者： 国自电气 时间：2024-11-10 09:26:39 阅读：28

行波保护作为特高压直流输电系统线路的主保护，其动作的准确性直接关系到直流输电系统的安全稳定运行。行波保护各判据中故障特征量的生成均基于直流分压器的测量值。然而，直流分压器难以准确地传递各频段下的信号，这将导致行波保护的可靠性下降。首先，基于直流分压器等效电路模型推导直流分压器传递函数，分析直流分压器对时域信号及频域信号的传变特性。其次，结合行波保护的判据和逻辑，研究直流分压器传变特性对行波保护性能的影响。然后，将直流分压器传变特性作为影响行波保护定值整定的因素纳入整定流程，提出一种计及直流分压器传变特性的行波保护定值整定方法。最后，参照实际工程参数搭建仿真模型，对所提方法的有效性及可靠性进行验证。结果表明，所提方法能有效提高行波保护整定的可靠性。

特高压直流输电具有输送容量大、输电距离远、稳定性高等优点，在中国电网建设中得到广泛应用。直流线路行波保护作为现有特高压直流系统中输电线路的主保护，其可靠性对整个直流系统的稳定运行起着至关重要的作用。直流线路行波保护主要采用电压、电流的高频变化信号进行故障诊断，且其各判据中故障特征量的生成均基于直流分压器的测量值。然而直流分压器除本体外，还包括由二次分压板、电子隔离装置等组成的二次系统，受其二次系统的影响，直流分压器难以准确地传递一次侧各频段信号，尤其是高频电压信号。根据对某直流工程备用直流分压器二次系统的测试，直流分压器二次系统的幅频特性在高频时有放大效应，其宽频传递特性并不理想。在后续某次对直流分压器的年度检修中，发现部分二次分压模块的零位电压过大，线性度和一致性较差，影响了直流分压器的整体传变特性。因此，如果在对行波保护进行定值整定时未考虑直流分压器传变特性对行波保护性能的影响，势必造成行波保护定值选取不合理，导致保护可靠性降低。

目前，由于特高压直流输电系统故障特性复杂其保护定值整定方法中所用到的电压、电流故障边界值难以通过解析法求得。因此，直流输电系统保护定值主要依靠仿真结果来确定。然而，目前直流输电系统保护定值整定的流程不清晰，且整定过程中考虑因素不全面，实际工程中由于定值设置不合理造成保护误动的情况仍然时有发生。针对这一问题，相关文献梳理了现有高压直流输电保护的特点，针对不同保护的特点提出了基于故障特征量的整定流程。相关文献针对2 种特高压直流线路保护，分析了过渡电阻、故障位置等因素对保护定值整定的影响，分别提出了针对2 种特高压直流线路保护的整定流程。然而，上述研究在进行定值整定时忽略了直流分压器传变特性对保护性能的影响，未将直流分压器传变特性作为影响保护定值整定的因素纳入整定流程中，势必造成保护定值选取不合理，进而影响保护性能。

目前关于直流分压器传变特性及其对直流输电保护系统性能影响的研究较少，这也是直流分压器传变特性未被纳入保护定值整定的原因之一。相关文献分析了直流分压器二次系统对直流分压器频率响应的影响，讨论了直流分压器用于直流谐波测量的可行性。相关文献分析了直流分压器二次侧放电回路击穿后的暂态过程，研究了直流分压器暂态特性引发特高压直流误闭锁的机理。在此基础上，相关文献提出采用放电管串联压敏电阻方案作为换流站直流分压器的二次侧保护，以避免因保护误动作造成的双极闭锁事故。然而，上述相关文献均未针对直流分压器传变特性对直流保护系统的影响展开具体分析。

本文针对目前直流线路行波保护定值整定流程不清晰、考虑因素不全面等问题，提出一种计及直流分压器传变特性的行波保护定值整定方法。从直流分压器的传变特性入手，构建基于实际工程参数的直流分压器等效电路模型，推导直流分压器传递函数。基于2 类直流分压器频率响应特性及阶跃响应特性，研究2 类直流分压器传变特性对行波保护性能的具体影响，并将直流分压器传变特性作为影响保护定值整定的因素纳入整定流程。最后，基于PSACD/EMTDC 搭建仿真模型，验证所提定值整定方法的有效性与可靠性。