高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析

高肇、兴安直流输电工程直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析3月14日高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第1页高肇、兴安直流输电工程

直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护的现状直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍直流滤波器C1电容器保护动作典型案例及相应的改进措施结论及建议高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第2页高肇、兴安直流输电工程

直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护的现状直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍直流滤波器C1电容器保护动作典型案例及相应的改进措施结论及建议高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第3页高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护现实状况高肇、兴安直流系统自从投运以来，屡次出现直流滤波器保护误动使直流滤波器退出运行异常，针对这一问题，至今已屡次对直流滤波器相关保护软件逻辑进行了升级，但直流滤波器C1不平衡保护误动情况依然存在。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第4页高肇、兴安直流输电工程

直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护的现状直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍直流滤波器C1电容器保护动作典型案例及相应的改进措施结论及建议高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第5页直流滤波器C1不平衡保护基本原理高肇、兴安直流系统直流滤波器保护均基于SIEMENS企业SIMADYND平台，电容器采取分支接线，如右图所表示，将电容器分成容量相等两个支路，当某一支路中电容器有损坏时，两个支路中谐波电流就会出现不平衡，根据这一特征就能够快速检测到故障。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第6页直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1不平衡保护1、保护判据2、动作后果3、实现逻辑高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第7页直流滤波器C1不平衡保护基本原理1、C1电容器不平衡保护判据C1电容器不平衡保护主要由静态段和动态段组成：（1）静态段：静态段主要用于反应C1不平衡电流累积效应，判据为出口时间800ms。（2）动态段：动态段主要用于反应C1不平衡电流改变量，判据为出口时间800ms。其中，ITD/ITS为C1电容器两侧桥臂之间差电流与和电流比值，取12次（600Hz）谐波量。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第8页直流滤波器C1不平衡保护基本原理2、C1电容器不平衡保护动作后果及投入条件C1电容器不平衡保护动作结果为：ITS<100A，退出该组直流滤波器；ITS>100A，对应极ESOF，并退出该组直流滤波器。C1电容器不平衡保护C1不平衡保护在满足以下条件时才投入：（1）总谐波和电流大于5%（有效值6.6A）；（2）在直流滤波器刚投入时，保护被闭锁1002ms，以预防滤波器投入操作时扰动引发保护误动作。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第9页直流滤波器C1不平衡保护基本原理3、C1电容器不平衡保护实现逻辑C1电容器不平衡保护软件图如图2所表示，图中ITD/ITS标示为IR11/IT1。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第10页高肇、兴安直流输电工程

直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护的现状直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍直流滤波器C1电容器保护动作典型案例及相应的改进措施结论及建议高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第11页直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍自以来，对高肇、兴安直流系统直流滤波器C1电容器不平衡保护软件逻辑提出过两部分修改方案，主要修改内容为：1、第一次修改方案（1）C1电容器不平衡保护动态段和静态段正、负定值越限判据分别进行800ms延时出口；（2）将预防直流滤波器刚投入时保护误动作闭锁时间由600ms改为1000ms；（3）在计算IR11/IT1时，分母IT1加最小值为1％限制。同时为减小CPU负荷率，将计算IR11/IT1功效块由功效包FP-FILTER移至功效包FP-EVALUA；（4）C1电容器不平衡保护动作时，增加总谐波电流IT1_GDTRACE录波。1、第二次修改方案（1）C1电容器不平衡保护动态段在满足现有动作条件情况下需同时满足“|IR11/IT1|>Δ1”才允许保护出口；（2）C1电容器不平衡保护在“|IR11/IT1|<Δ2”连续600ms后将积分器复位。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第12页高肇、兴安直流输电工程

直流滤波器C1电容器不平衡保护动作情况分析高肇、兴安直流滤波器C1不平衡保护的现状直流滤波器C1不平衡保护基本原理直流滤波器C1电容器不平衡保护软件升级情况介绍直流滤波器C1电容器保护动作典型案例及相应的改进措施结论及建议高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第13页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法未进行升级时C1不平衡保护的动作情况进行第一部分软件升级第一部分软件升级之后C1不平衡保护动作情况进行第二部分软件升级第二部分软件升级之后C1不平衡保护动作情况本章节案例分析将结合直流滤波器C1不平衡保护两次升级进行讲解。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第14页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法1、软件逻辑未升级前C1电容器保护动作经典案例

在直流滤波器保护软件未升级之前，高肇、兴安直流C1不平衡保护历史动作经典波形以下列图所表示：（1）高坡站6月5日IR11/IT1Trace波形（2）高坡站1月21日IR11/IT1Trace波形（3）高坡站5月19日IR11/IT1Trace波形（4）深圳站5月10日IR11/IT1Trace波形高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第15页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法从本阶段C1电容器不平衡保护动作IR11/IT1录波波形能够看出，IR11/IT1在超出正、负定值两个方向快速不规则跳变，而单个方向超出定值连续时间均未到达出口时间800ms，这与直流滤波器C1电容器内部真正发生故障时波形不一致。造成这种情况是因为当前运行版本软件中动态段和静态段800ms延时逻辑均放在或逻辑之后，所以当IR11/IT1交替满足正、负定值动作判据时造成保护误动作。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第16页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法2、对直流滤波器C1不平衡保护进行第一次升级针对以上问题，2月对高肇直流C1电容器不平衡保护软件逻辑进行了第一次软件升级：将动态段和静态段分别经800ms延时后出口。（1）C1电容器不平衡保护动态段修改后逻辑图高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第17页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法同时针对深圳站5月10日IR11/IT1Trace波形中数值在+200%与-200%之间波动情况，为使直流滤波器正常运行时IR11/IT1值不出现±200%之间快速不规则改变，将分母IT1加最小值1%限定。修改前IT1未作最小值限定（FP-FILTER）修改后IT1最小值限定为1%（FP-EVALUA）高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第18页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法3、对直流滤波器C1不平衡保护第一次升级后保护误动案例在对高肇直流滤波器C1不平衡保护升级后两个月，即4月13日，高坡换流站再次发生直流滤波器C1不平衡保护动作情况，经检验直流滤波器相关一次设备及二次回路均未发觉异常。TRACE波形如图4月13日高坡换流站IR11/IT1Trace波形高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第19页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法此次IR11/IT1动作波形与历次动作波形显著区分是：此次保护动作时刻前800ms时间段内IR11/IT1值较小，但在-800ms左右时刻前一段时间内（连续时间超出800ms）在超出正、负定值之间跳变；而历次保护动作时刻前后IR11/IT1值均在超出正、负定值间跳变。造成这种现象原因为2月对高肇直流C1不平衡保护程序进行了升级后，C1电容器不平衡保护动态段和静态段正、负定值越限判据改为分别进行800ms延时出口，所以在IR11/IT1在超出正、负定值间跳变时保护不会动作。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第20页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法本次保护动作原因：依据历次保护动作情况及RTDS仿真试验情况，此次C1不平衡保护动作原因可初步确定为：在t=-800ms左右（IR11/IT1=-13.886）扰动消失后，IR11/IT1值保持在±4%附近波动，而此时积分器输出B220.Y长时间保持一个很高数值（扰动数据IR11/IT1在偏向超出正方向定值数据较多），在-800ms到0ms之间，因积分器B220.Y值很大，而IR11/IT1值又较小，

值在800ms内连续超出保护动作定值，造成C1不平衡保护最终动作。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第21页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法4、对直流滤波器C1不平衡保护进行第二次升级依据上述案例，2月升级程序能够有效预防扰动过程中保护误动作问题，这与反施实施目标是一致；但依据第一次升级后C1不平衡保护软件设计逻辑，对于扰动连续时间较长、在扰动消失后C1不平衡保护仍有动作可能，需要增加防扰动闭锁逻辑以预防类似保护误动作发生。所以，在10月对高肇、兴安直流进行了第二次直流滤波器C1不平衡保护软件升级。改进方案逻辑修改内容为：（1）C1不平衡保护快速段在满足现有动作条件情况下需同时满足“|IR11/IT1|>15%”才允许保护出口。（2）C1不平衡保护在“|IR11/IT1|<20%”连续600ms后将积分器复位。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第22页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法详细软件逻辑修改如图所表示：修改逻辑部分1高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第23页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法详细软件逻辑修改如图所表示：修改逻辑部分2高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第24页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法5、对直流滤波器C1不平衡保护进行第二次升级后误动案例进行了第二部分保护软件逻辑升级后，11月01日宝安换流站极2021LB直流滤波器C1电容器不平衡保护动作造成该直流滤波器退出运行。检验直流滤波器相关一次设备及二次回路均未发觉异常。现场读取极2直流滤波器保护TRACE录波图以下：高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第25页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法

录波显示，021LB直流滤波器两套保护屏内TRACE录波图基本一致，而且在保护动作时刻前ms开始，差电流ITD、和电流ITS均发生了比较大跳变，初步判断为系统扰动造成。依据ITD/ITS（差点流与和电流比值）波形,能够看出系统出现了两次扰动，在-800ms时刻，第二次扰动消失，依据TRACE文件，此时差电流ITD减小到大约为0.5%，和电流ITS变为3.9%，同时差电流与和电流比值ITD/ITS约为14%，（该数据比正常时刻数值要大，初步怀疑一次电容器桥臂出现不平衡情况）不过并没有超出定值。不过从保护软件逻辑图中我们能够发觉，C1不平衡保护动态段判据是由当前差电流与和电流比值ITD/ITS与积分器模块当前值（图中B220.Y）做差取绝对值（

）再与定值30.3%进行比较，判断保护是否出口。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第26页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法动态段出口逻辑判据高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第27页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法

由以上分析，第二次系统扰动消失后，鉴于15S时间常数，在800ms内积分器数值改变能够了解为非常小，所以ITD/ITS与积分器当前值（B220.Y）做差绝对值将超出30.3%动态段定值而造成保护出口。对此，为了预防上述情况即大扰动消失后动态速动段情况，对于软件逻辑还进行以下修改：（I）C1不平衡保护快速段在满足现有动作条件情况下需同时满足“|IR11/IT1|>13.43%”连续20ms，才允许保护出口。（II）C1不平衡保护在“|IR11/IT1|<16.86%”连续600ms后将积分器复位。高肇兴安直流输电工程直流滤波器C电容器不平衡保护动作情况分析第28页C1电容器保护动作经典案例及对应改进办法对于第一个条件，经过TRACE数据能够看出，在-20ms到0ms时间段，|IR11/IT1|值均大于13.43%，此数据较正常数据来说偏大，造成该条件满足，开放保护出口。对于第二个复归积分器条件，经过TRACE数据能够看出，-800ms到0ms时间段内在还出现过屡次比较小扰动，-580ms左右|IR11/IT1|值到达过24%，所以该复归积分器条件也不满足。