实际工程中直流线路故障重启动作情况分析论文_李德成

摘要:直流线路故障重启功能是在极控系统中来完成的，重启启动有本站检测和对站启动重启两种类型，本站检测主要由极保护系统来完成。本文主要对逆变站引起直流线路故障的因素进行分析，并结合实际工程中线路故障重启案例进行保护动作正确性分析。

关键词：行波保护WFPDL；线路故障重启；27du/dt；三取二;直流保护；逆变站

1 引言

直流线路故障重启动功能(DC line fault recovery sequence，DFRS) 主要用于直流架空输电线路瞬时性故障后迅速清除故障、恢复送电，最大限度地确保直流系统的正常运行。当直流保护检测到线路故障以后，将信号传到控制系统，控制系统立即强制移相并且经过一定的故障去游离时间后重启直流系统，以尽快恢复直流系统的运行。

2 直流线路故障重启启动条件分析

直流线路故障重启启动信号有本站检测和对站启动重启两种类型，保证两站重启次数一致。本站检测即直流保护检测以下保护出口即将直流线路故障重启请求信号送到极控系统，极控系统会快速响应，启动直流线路故障重启过程。

2.1 直流线路行波保护（WFPDL）

直流行波保护根据麦克斯韦波动方程理论，电压和电流可以看做以一定幅值和速度传播的前行波与反射波。当线路发生故障时，会产生峰值故障电流，该波会在输电线路上传播，根据波阻抗以及采样的电压与电流值就可以判断出是否发生直流线路故障。

保护判据：

电压突变量 du/dt>Δ1 （1）

电压变化量Delt U>Δ2 (2)

电流变化量Delt I>Δ3 (3)

当以上三个条件同时满足时，直流线路行波保护（WFPDL）动作。

以此来检测两站平抗之间的直流线路故障，通过控制系统清除故障电流后，如果条件允许，在故障清除之后恢复功率输送。

释义说明：

du/dt：两个采样点之间的差

DeltU：一段时间间隔内的电压差

DeltI：对直流线路电流IdL 同时进行 2ms 和 20ms 的一阶平滑滤波，二者的差值即为 DeltI

du/dt满足时，触发展宽持续7ms；

DeltU实时判别，无延时展宽；

DeltI满足时，触发展宽持续7ms；

2.2 直流线路电压突变量保护（27du/dt）

检测两站平抗之间的直流线路故障，通过控制系统清除故障电流后，如果条件允许，在故障清除之后恢复功率输送。判据如下：

Du/dt > Δ1 且 UdL < Δ2

Du/dt为电压突变量，Δ1为电压突变量定值，Δ2为电压跌落定值，Δ3为电压恢复定值，UdL为直流线路电压，若UdL > Δ3时，保护立即复归。

2.3 直流线路纵联差保护（87DCLL）

主要针对直流线路高阻接地故障来检测直流线路故障：

Abs（IdL-IdL_os）> Δ

IdL为本站直流线路电流，IdL_os为对站直流线路电流，Abs为取绝对值。

3 实际工程中直流线路故障重启分析

2020年01月06日05时15分57秒084毫秒，富宁换流站±500kV极1直流线路线路故障重启动作。下面重点对实际工程中动作情况进行分析：

动作时序如图3-1所示：

图3-1 直流线路故障重启动作时序图

由动作时序可知，此次主要涉及直流线路行波保护（WFPDL）、直流线路电压突变量保护27du/dt动作，下面结合现场故障录波及工程定值进行具体分析。

3.1 动作情况直流线路行波保护（WFPDL）动作情况分析

直流行波测距保护的工程定值如下：

极保护故障录波图如图3-2、图3-3、图3-4所示：

图3-2 极1极保护A套内置故障录波

图3-3 极1极保护B套内置故障录波

图3-4 极1极保护C套内置故障录波

从内置故障录波可知：

（1）极1极保护A、B系统电流变化量Delt I最大值分别为-0.285p.u和-0.298p.u未达到-0.3p.u的定值条件，条件（3）不满足，直流线路行波保护WFPDL未动作；

（2）极1极保护C系统最大值为-0.302p.u定值大于-0.3p.u满足条件触发展宽持续7ms，直流线路行波保护WFPDL动作，线路故障重启。因不满足直流保护三取二逻辑，保护未向极控系统发出请求线路故障重启信号。

3.2 直流线路电压突变量保护27du/dt动作情况分析

直流行波测距保护的工程定值如下：

极1极保护内置故障录波如图3-5、图3-6、图3-7所示：

图3-5 极1极保护A系统内置故障录波

图3-6 极1极保护B系统内置故障录波

图3-7 极1极保护C系统内置故障录波

通过故障录波可知极1极保护A、B、C三套均满足保护动作判据：

du/dt > △1（0.17） （1）

UdL < △2（100kV） （2）

UdL < △3（165kV） （3）

直流保护满足“三取二”逻辑出口条件，向极控系统发出请求线路故障重启信号。

3.3 极控系统启动线路故障重启机理分析

极控系统执行线路故障重启逻辑条件如图3-8:

图3-8 线路故障重启逻辑功能

其判据为：本站极控收到对站线路故障重启信号，且同时刻未收到本站极保护发来的请求线路故障重启信号，则满足本站线路故障重启逻辑，极控逻辑出口，直流线路故障重启动作。

图3-9 极1极控A系统内置故障录波

由图3-9分析：在极1极控系统收到对站线路故障重启信号这一时刻，极1极控未收到极1极保护发来的请求线路故障重启信号，极1极控直流线路故障重启出口，逻辑出口正确。

4 动作情况综合分析

由以上分析及结合外置故障录波图4-1分析：

图4-1 极控外置故障录波

本次直流线路故障重启过程如下：

（1）极1极保护C系统满足直流线行波保护WFPDL动作，发出线路故障重启出口，因不满足极保护“三取二”逻辑，极保护系统未向极控发出线路故障重启请求；

（2）极1极控收到对站线路故障重启信号即满足本站线路故障重启条件，执行线路故障重启过程，线路故障重启将闭锁直流低电压保护；

（3）在重启过程中线路参数满足直流线路电压突变量保护27du/dt判据，极保护向极控发出线路故障重启请求，但此时极控系统第（2）步线路故障重启过程已在进行（重启过程尚未结束），故极控不再受理极保护的线路故障请求信号。

综上，直流线路故障重启动作及相关保护动作逻辑正确。

参考文献:

[1]云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程直流保护定值研究报告_V2.2015.10.19，P24-27.

[2]云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程直流保护设计规范书．2014，P17．

[3]云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程极控制系统控制保护设计规范.2014,P82.

作者简介：

李德成(1990-7），男，助理工程师，从事高压直流输电检修工作。

论文作者:李德成

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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