[发明专利]一种直流输电高压换流站保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流输电保护方法，尤其是一种应用于输变电领域的直流输电高压换流 站分级保护方法，该保护方法也可以用于小规模分散性可再生能源(如风力，太阳能等)发 电场并网，敏感负荷供电，城市负荷中心供电，海上钻井平台供电，孤岛供电。

背景技术

随着国家对于可再生清洁能源的大力开发和利用，能源结构的不断优化，伴随着风能、 太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点 不断显现出来。而采用传统的输电技术则带来了投资规模大，输电效率低等一系列不利因素。 另一方面，变流技术是建设资源节约型和环境友好型社会的一项关键技术。基于变流技术的 输电技术具有小型、高效、控制灵活的特点，经济效益和环保价值可观，能有效的减少输电 线路电压降落和闪变，提高了电能质量。

随着交流电力系统的发展，交流输电固有的一些缺点也逐渐显现出来，例如交流远距离 输电的稳定性问题等。而传统直流输电在某些领域具有交流输电不可比拟的优势，例如远距 离输电、大系统非同步互联等。近年来我国的直流输电技术发展迅速，其输电容量和输电距 离目前均已跨入世界领先水平。直流输电系统传输容量大、技术复杂，其保护尤为重要，它 比交流保护反应更快、配置更复杂。直流输电系统保护包括换流站和线路保护，换流站同时 与交流和直流系统相连，故其保护在直流保护中最重要也最复杂。认真研究换流站保护的配 置和原理，可提高直流输电系统运行的可靠性、可用率和经济效益。

直流输电换流站保护包括交流和直流保护，而直流保护通常包括滤波器、换流变压器、 换流器、极和中性线等保护，其中核心部件换流器的保护包括滤波器保护、IGBT过流/过热 保护、变流器输入电流保护、变流器输出过压保护、变流器输出欠压保护等内容。

但是传统直流输电仍有许多不足之处，例如不能向小容量交流系统及不含旋转电机的负 荷供电；换流器产生的谐波次数低、容量大；换流器吸收较多的无功功率，换流站投资大等。 直流输电系统的高压换流站型式也比较复杂，对于运行时的安全性应予以绝对保证，一旦出 现任何故障，应立即予以保护，并防止故障扩大。

现有的高压换流站保护主要包括保护分区原则、故障类型、动作出口类型等内容。提出 高压直流工程的直流保护方案，保护系统的保护算法原则、判据等。

现有的直流输电高压换流站保护方案主要包括以下两个方面：

(1)交流侧保护：交流侧主设备的保护，即换流变压器保护，此保护装置采用常规的主 变压器保护。但对交流滤波器和并联电容器则应采用专门设计的滤波器和电容器组的保护装 置。交流侧保护主要包括：变压器差动保护、交流过电流保护、交流滤波器过负荷保护、交 流滤波器和并联电容器组的不平衡保护。

(2)直流侧保护：直流侧保护是高压直流输电的专用保护装置。直流侧保护主要包括： 直流短路保护、直流过流保护、换相失败保护、直流谐波保护、滞后角过大保护、直流差动 保护、直流过电压保护、直流线路接地保护、电极线路开路保护等。

因此对直流输电保护系统提出下列要求：需要有较大范围的保护区，即要求电力系统所有 设备均须置于保护区内。它与超高压交流输电系统一样，当发生故障时，要求各种保护在故 障时应快速可靠地动作。除此以外，高压直流输电系统中还应设置某些保护，能最大限度地 减小系统瞬时扰动对系统冲击的影响，还应设置反映设备故障性质的保护，以便于运行人员 及时排除故障。

发明内容

本发明的目的在于针对现有直流输电保护方法的不足，提供一种能够正确快速可靠处理 直流输电高压换流站的相关故障，以达到在故障时快速可靠地动作，有效保护高压换流站的 目的。本发明的另一目的在于提供一种能够最大限度地减小高压换流站瞬时扰动对直流输电 系统冲击的影响，能够反映设备故障性质的保护，以便于运行人员及时排除故障的直流输电 高压换流站保护方法。

本发明提供的一种直流输电高压换流站保护方法是通过下述技术方案来实现的：