[发明专利]柔性直流输电接地测量装置及保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及保护电路技术，特别涉及一种柔性直流输电接地测量装置及保护方法。

背景技术

柔性直流输电采用电压源换流器，可以独立调节有功和无功的传输、提高交流系统的输电能力，易于构成多端直流输电系统，在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电以及交流系统互联等应用领域，具有明显的竞争力。

柔性直流输电系统通常使用换流变压器连接两个及以上交流系统。对于单个换流站来说，换流变压器的一次侧接入交流系统，换流变压器的二次侧连接到换流器，转变成直流，通过直流线路输送电能到另一个换流站。换流变压器的一次侧，即交流侧的接地形式由交流系统决定，根据不同电压等级可能采用直接接地、经消弧线圈电阻接地或不接地的形式。换流变压器的二次侧即直流侧，一般采用弱接地给整个直流系统提供电位参考点，主要包括经大电阻和大电抗接地两种形式。

大电阻形式如图1，其中标号名称：1、交流母线；2、换流变压器；3、接地电阻；4、换流器；5、直流母线。其中交流母线（1）和交流系统相连接，换流变压器（2）一次侧为交流母线(1)，二次侧为换流器(4)，换流器(4)将交流转成直流送到直流母线(5)上。换流变压器(2)二次侧为弱接地系统，通过大电阻(3)和地相连提供参考电位。大电阻(3)接地处通过直流电压来完成故障的检测。在直流正极母线和负极母线上分别设置了2个电流测点和2个电压测点，其中电压测点位置如图1中的UdP和UdN，采用这2个电压测点构成直流母线电压不平衡来间接检测接地故障，不足之处在于检测手段不直接。

发明内容

本发明技术方案提供了一种柔性直流输电系统的测量保护装置及方法，通过在接地点设置的电流或电压测点装置,来直接检测柔性直流输电系统的接地故障，提高了接地故障相关保护动作速度和可靠性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性直流输电接地测量保护装置，包括换流器侧的接地电流测量装置，和/或位于换流器侧的接地电压测量装置，和/或位于直流母线处的电压测量装置，以及延时装置；其中所述接地电流测量装置测量接地电流IGND；所述接地电压测量装置测量接地电压UGND；所述直流母线处设置的电压测量装置测量直流正极电压UdP以及直流负极电压UdN；所述延时装置根据所述IGND，和/或所述UGND，和/或所述UdP与所述UdN的差值的情况，在发生故障的情况下，经过延时后启动保护。

当|IGND|>定值1，进行延时1后，启动保护；或者

当｜UGND｜>定值2，进行延时2后，启动保护；或者

当|IGND|>定值1且｜UGND｜>定值2，进行延时3后，启动保护；或者

当|IGND|>定值1，且|UdP-UdN|>定值3时，进行延时4后，启动保护；或者

当同时满足|IGND|>定值1、|UGND|>定值2及|UdP-UdN|>定值3时，进行延时5后，启动保护。

定值1为0.2±0.15倍直流额定电流，定值2为0.3±0.2倍直流额定电压，定值3为0.4±0.3倍直流额定电压。

延时1到延时5分别取值，取值范围为1ms-10min。

延时3小于所述延时1和延时2的最小值；延时4小于延时1和延时3的最小值；延时5小于延时1、延时2和延时3的最小值。

接地电流测量装置，以及所述接地电压测量装置可以是常规互感器，也可以是电子式、光学或其它原理的互感器。

本发明还提供一种基于该测量保护装置的测量保护方法，接地电流测量装置测试接地电流IGND，当|IGND|>定值1，进行延时1后，启动保护；或者接地电压测量装置测试接地电压UGND，当｜UGND｜>定值2，进行延时2后，启动保护；或者接地电流测量装置测试接地电流IGND，并且接地电压测量装置测试接地电压UGND，当|IGND|>定值1且｜UGND｜>定值2，进行延时3后，启动保护；或者接地电流测量装置测试接地电流IGND，直流母线处设置的电压测量装置测量直流正极电压UdP以及直流负极电压UdN，当|IGND|>定值1，且|UdP-UdN|>定值3时，进行延时4后，启动保护；或者接地电流测量装置测试接地电流IGND，接地电压测量装置测试接地电压UGND，直流母线处设置的电压测量装置测量直流正极电压UdP以及直流负极电压UdN，当同时满足|IGND|>定值1、|UGND|>定值2及|UdP-UdN|>定值3时，进行延时5后，启动保护。