[發明專利]阻塞濾波器失諧故障的加速保護方法和裝置

有效

• 申請號: 201610137936.8
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105576607B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張琦雪;陳俊;王光;李華忠;王凱
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: H02H7/00
• 分類號: H02H7/00;H02H3/027;H02H3/26
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于電力系統領域，特別涉及阻塞濾波器失諧故障的繼電保護方法和裝置。

背景技術

在長距離高壓交流輸電系統中，有時為了提高電網輸送功率，會在線路中加裝電容串補系統，由于電容和線路電抗之間存在諧振的可能，當設計參數不合理，或者運行方式變化后導致實際參數不合理時，可能引發電網系統的次同步振蕩，進而引發電源點(發電廠)汽輪發電機組軸系出現危險的扭振，嚴重時會導致大軸出現裂紋甚至斷裂。

為抑制電網系統的次同步振蕩及機組軸系扭振，在電源點處安裝阻塞濾波器是一種有效的技術手段。美國的Najavo電廠、中國的托克托電廠均安裝了大型阻塞濾波器設備。阻塞濾波器是一些電抗器、電容器經過串并聯構成的高壓無源濾波器，串接在發電廠主變壓器高壓側Y繞組的中性點側，分相安裝，對特定的次同步頻率呈現出較高的阻抗，從而抑制這些次同步頻率電流，達到扭振抑制的作用。

阻塞濾波器當中有電抗器電容器(簡稱LC)并聯電路。阻塞濾波器的保護系統配置了LC失諧保護功能，主要是LC電流比率越限保護。該保護方法的基本原理是分別計算并聯LC的電抗器電流基波幅值和電容器電流基波幅值，并計算這兩個基波電流幅值的比率，理論上該電流比率正比于電抗器電感與電容器電容的乘積的倒數。當阻塞濾波器工作電流超過一個門檻，且LC沒有故障時，電流比率會穩定在一個范圍內；當LC出現故障時，比如電抗器出現匝間故障，或者電容器內部的電容器單元出現熔絲熔斷，則電抗器電感參數或者電容器電容參數將發生變化，進而電流比率會超過比率上限或者比率下限，電流比率越限后，經過一定的延時，保護動作跳閘。失諧保護直接反映了阻塞濾波器LC參數是否出現異常，LC參數異常將導致扭振抑制失效，因此阻塞濾波器失諧保護是非常重要的保護，技術上希望該保護可靠、快速、靈敏。

但是現有方法存在明顯的缺點，當系統擾動或振蕩時，比如高壓電網出現單相接地故障時，失諧保護的電流比率計算結果會出現大幅度的波動，有可能引起保護誤動。為提高保護的可靠性，不得不放棄保護的靈敏度，具體做法是：一方面擴大電流比率上限、下限的范圍，另一方面保護的延時定值整定得非常長，通常達到15s。因此，現有阻塞濾波器保護技術不是一個可靠的快速的保護。

發明內容

本發明的目的是：提出一種阻塞濾波器失諧故障的加速保護方法和裝置；阻塞濾波器失諧保護電流比率越限的判據滿足時，如果同時檢測出電網系統沒有出現大的擾動，則經過短延時失諧保護動作，保護加速動作；阻塞濾波器失諧保護電流比率越限的判據滿足時，如果同時檢測出電網系統出現了大的擾動，則失諧保護仍按原有的長延時保護進行動作；從而兼顧了保護的快速性和可靠性。

本發明的理論依據是：阻塞濾波器設計時，只針對特定的次同步頻率呈現出較高的阻抗，但是對工頻頻率而言，阻塞濾波器阻抗很小。因此：

(a)當阻塞濾波器并聯的LC出現故障時，阻塞濾波器電流比率越限判據會滿足，同時阻塞濾波器的總電流不會出現劇烈變動，此時允許失諧保護經短延時快速動作；

(b)當阻塞濾波器并聯的LC沒有故障時，如果電網系統有小擾動，阻塞濾波器的總電流只有較小的擾動，同時阻塞濾波器電流比率越限判據不會滿足，保護不會誤動；

(c)阻塞濾波器并聯的LC沒有故障時，但是如果電網系統出現大擾動，阻塞濾波器的總電流會出現劇烈變動，同時阻塞濾波器電流比率越限的判據會滿足，為防止保護誤動，采用工頻變化量原理判別出電網系統出現大擾動，閉鎖阻塞濾波器短延時保護。

為了達到兼顧保護的快速性和可靠性的目的，本發明采用的技術方案是：阻塞濾波器失諧故障的加速保護方法，包括如下步驟：

(1)繼電保護裝置對阻塞濾波器并聯電抗器和電容器的電流進行采樣，對流過整個阻塞濾波器的總電流進行采樣；

(2)分別計算電抗器電流、電容器電流和總電流的基波幅值；

(3)計算電抗器電流基波幅值和電容器電流基波幅值的電流比率；

(4)計算阻塞濾波器總電流的工頻變化量；當工頻變化量超過設定的門檻時，將閉鎖短延時保護的標志置為“1”，否則經延時T₁將該標志置為“0”；

(5)當總電流幅值足夠大，如果電流比率超出預先整定的上限、下限范圍時，經長延時T₂發出報警信號或跳閘信號及輸出繼電器空接點；

(6)當總電流幅值足夠大，如果電流比率超出預先整定的上限、下限范圍，同時閉鎖短延時保護的標志為“0”時，經短延時T₃發出報警信號或跳閘信號及輸出繼電器空接點。