高压直流输电系统控制保护整定+技术规程.docx

lCS 2924001F 21备案号：35236201 2口L中华人民共和国电力行业标准DLT 277201 2-_i-一同 压直流输电系统控制保护C=，整定技术规程The technical specincation of setting for controUing and protection in HVDC system201 2一01一04发布 201 203一01实施国家能源局 发布DL，T 2772012目次前言 II1范围12规范性引用文件， 13术语和定义131长距离直流输电系统保护132背靠背直流输电系统保护l4直流输电系统保护整定计算141交流滤波器及其母线保护142换流变压器保护743直流保护1 444直流滤波器保护 30 附录A(资料性附录) 电容器不平衡保护定值计算公式 34 附录B(资料性附录)直流保护分区示意图 37 附录c(资料性附录)直流保护测点配置图 39DLT 2772012j-L：L日IJ吾本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由电力行业继电保护标准化委员会归口。 本标准起草单位：国家电力调度控制中心、南方电网电力调度控制中心、南京南瑞继保电气有限公司、中国电力科学研究院。本标准主要起草人：王德林、周红阳、卢宇、余江、吕鹏飞、李海英。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条一号，100761)。IIDL，T 2772012高压直流输电系统控制保护整定技术规程1范围 本标准规定了每极单个十二脉动结构的高压直流输电整定计算遵循的原则。本标准适用于高压直流输电系统直流保护定值整定。 本标准也适用于直流控制系统中实现的保护功能。2规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。GB，r 13498高压直流输电术语GB厂r 142852006 继电保护和安全自动装置技术规程 GB厂r 14598300微机变压器保护装置通用技术要求 GB厂r 1 5 145输电线路保护装置通用技术条件GB厂r 22390高压直流输电系统控制与保护设备GB厂r 2239042008高压直流输电系统控制与保护设备第4部分：直流系统保护设备 DLrI670微机母线保护装置通用技术条件3术语和定义GB厂r 13498界定的以及下列术语和定义适用于本标准。31长距离直流输电系统保护pmtection forlong mstance HvDC system包括换流器保护、极保护(中性母线保护、极母线保护、直流滤波器保护、直流线路保护)以及双 极保护、换流变压器保护、交流滤波器及母线保护，可参见附录B。32背靠背直流输电系统保护protection for backtD-back InC system包括直流区域保护、换流变压器保护、交流滤波器及母线保护，可参见附录B。4直流输电系统保护整定计算直流输电系统保护整定计算过程中需要充分考虑交流系统运行大方式、小方式的条件，直流系统额 定工况和最小工况条件下的故障特征，确保直流输电系统保护在各种条件和工况下满足灵敏度和可靠性 的要求。41交流滤波器及其母线保护411交流滤波器母线差动保护 交流滤波器母线差动保护是交流滤波器母线及其引线发生故障时的主保护。以交流滤波母线各支路电流的差值作为动作依据。动作判据通常可由式(1)计算如下：I气fflImx(d，砜)(1)式中：K比例系数： 气仃差动电流；DLT 2772012山。差动电流起动定值； L。制动电流。母线差动电流保护的电流差值起动元件定值，应可靠躲过区外故障最大不平衡电流和任一元件电流 回路断线时由于负荷电流引起的最大电流差值。电流差值起动元件定值可由式(2)、式(3)计算如下：a)电流差值起动元件定值计算1。dq。岛(疋+m)t。一(2)式中：K一可靠系数，对本身性能可以躲过非周期分量的差电流元件取15； k电流互感器比误差(10P型取O032，5P型和TP型取0Ol2)； 如由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取O05；一流过电流互感器的最大短路电流。b) 电流差值起动元件定值计算2。kdKI，。一(3)式中：砭可靠系数，取1518：丘。母线上诸元件在正常运行情况下的最大支路负荷电流(不考虑交流串内支路)。c) 差电流起动元件定值，按连接母线的最小故障类型校验灵敏度，应保证灵敏系数不小于2。比率制动系数，按最小运行方式下发生母线故障时比率差动元件具有足够的灵敏度整定，一般情况下推荐取为05。412交流滤波器母线过电流保护交流滤波器母线及其引线发生故障时的主保护。由流过交流断路器的和电流构成动作判据。这种过 流保护为定时限过流保护，可由式(4)计算如下：矿=等L眦(4)A7式中： L。动作电流； 疋可靠系数，可取12；丘返回系数，可取o95；，流过母线的最大负荷电流。过电流保护电流定值按躲过此时系统运行方式下流过的最大负荷电流来整定。过流保护延时需要与每组交流滤波器过流保护延时相配合。413交流滤波器母线过电压保护 用于检测交流滤波器(含并联电容器)元件过压，使滤波器免受过应力的影响，由交流滤波器的电压构成动作判据。保护判据可由式(5)计算如下：乩h一U。(5)式中：乩。一最大相电压值； 虬。电压定值，I段取连续过电压倍数，通常取13pu，II段取暂时过电压倍数，通常取15p_u。U。对工频电压及七次谐波以下的电压敏感，II段保护作为选配，该保护应与无功控制、绝缘水平、其他过压保护配合。过电压的参数以及延时时间由系统设计提供。414交流滤波器差动保护 交流滤波器小组或并联电容器内部发生接地故障时的主保护。由交流滤波器高、低压侧电流互感器2DL，T2772012的电流差值构成动作判据。保护判据可由式(6)计算如下：I气廿lm赧(d，砜)(6)式中：K比率制动系数； 气行差动电流； k耐差动电流起动定值；k制动电流。制动电流的选取：宜采用交流滤波器低压侧电流作为制动电流， 由于接地故障发生后穿越电流会减小，有助于提高差动保护灵敏度。差动电流起动定值的选取：k。为差动保护最小动作电流值，应按躲过交流滤波器过电压运行时的最大不平衡电流整定，可由式(7)计算如下：屯adl+5岛(k+m)(7)式中：L交流滤波器二次额定电流； K可靠系数(一般取1315)； E电流互感器的比误差(10P型取0032，5P型和TP型取0012)；m由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，可取为O05。差动电流起动定值推荐取025O33。金属性短路情况下，最小差流为额定电流的O5L，应保证灵敏度系数大于15。 “珏比率制动系数的整定：按交流滤波器末端发生金属接地故障时，比率差动元件具有足够的灵敏度整定，一般情况下推荐取为05。 差动速断保护：差动速断是差动保护的一个补充部分。一般需躲过合闸时产生的最大不平衡电流以及区外故障时的不平衡电流，可取23倍交流滤波器额定电流。415交流滤波器电容器不平衡保护 交流滤波器(含并联电容器)的高压电容器内部元件损坏，导致剩余完好元件上的过压超过元件承受能力后保护应可靠动作，避免电容器单元的雪崩故障。通过检测交流滤波器或并联电容器的高压电容 器两桥臂的不平衡电流与穿越电流的比值作为动作判据。不平衡保护可以补偿由于温度以及其他环境因 素引起的不平衡电流，该保护的整定方法有两种。4151比值原理不平衡保护 比值原理不平衡保护动作方程式见式(8)：，蛆K吲凰bd(8)盯0式中：，。交流滤波器的不平衡电流：，仰交流滤波器的穿越电流； L岫。不平衡起动值； K。b同不平衡保护定值。根据电容器厂家提供的损坏个数，再根据损坏个数计算出这种情况下不平衡电流的比例K，不平衡保护定值k丑可由式(9)计算如下：世删=K商2K(9)式中：疋：可靠系数，一般取O810；DL，T 2772012 蠢，ub叫不平衡保护定值。不平衡保护的延时需要考虑交流滤波器中电容本身的承受能力，根据电容器厂家提供的不同电压下 电容器能承受的时间作为延时定值。通常电容器不平衡保护采用三段式，I段告警，II段延时2小时跳 闸，段立即跳闸。根据电容器厂家提供的电容器单元损坏时承受的过电压情况可设置不平衡速动段，保护判据可由式 (10)计算如下：ksd (10)式中：。交流滤波器的不平衡电流； J悯不平衡速动段动作值。 不平衡速动定值可由式(11)计算如下：J恻=如k(11)式中：R，可靠系数，推荐取1315；k根据公式计算电容器单元损坏时承受的过电压情况所对应的不平衡电流大小。4152计数原理不平衡保护采用计数原理的电容器不平衡保护与比值原理类似，设置了和计数器和差计数嚣定值。计数原理的 电容器不平衡保护差别在于计算计数原理按照单一电容器元件损坏产生的不平衡电流与穿越电流的比 值作为启动计数器的依据，两计数器寝值均按照电容器厂家提供的电容器能承担的损坏个数确定。采用计数原理的不平衡速动段原理与比值原理类似。416交流滤波器过电流保护为防止流过交流滤波器(含并联电容器)的电流超出设备承受能力装设的过流保护。该过流保护为短路故障的后备保护，保护判据可由式(12)计算如下：Lk(12)式中：交流滤波器过流保护动作电流； k动作定值。 交流滤波器过流保护可配置为两段，I段保护为瞬时跳闸段，动作定值可由式(13)计算如下：=如k (13)式中： k可靠系数，推荐取1112； k交流滤波器投入时的冲击电流。I段过流保护动作定值考虑躲过交流滤波器投入时的冲击电流，动作延时推荐不小于10ms。I段过流保护为选配。 II段保护为延时跳闸段，动作定值可由式(14)计算如下：L=岛L (14)式中： R，可靠系数，推荐取1315： L交流滤波器正常情况下的额定电流。II段过流保护动作定值按躲过滤波器的最大负荷电流来整定。过流保护延时与设备参数配合。417交流滤波器零序电流保护交流滤波器发生不对称故障时的后备保护。保护判据可由式(15)计算如下：4DL，T2772012I。In(15)。式中：交流滤波器零序电流保护动作电流： k动作定值。 交流滤波器零序保护可配置为两段，I段为快速跳闸段，动作定值可由式(16)计算如下：J。=K嘣j啪(16)式中：k可靠系数，推荐取O8；J，交流滤波器额定基波电流。I段保护动作定值小于最小负荷隋况下的基波电流，I段保护延时推荐不少于O3s。I段保护可选配。II段保护动作定值大于正常运行时系统中的零序电流和测量误差。动作定值在保证二次值不低于 O1时，推荐取O1倍的一次值。延时需要考虑躲开外部故障时其他保护的切除时问，并且躲开交流系统 故障及恢复的最长时间。418交流滤波器电容器过负荷保护为防止交流滤波器(含并联电容器)的高压电容器因过负荷损坏装设该过负荷保护。以交流滤波器或并 联电容器电压或电流作为动作判据。电容器过负荷保护按原理分为定时限过负荷保护和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护判据可由式(17)计算如下：砜(17)式中： *二益 叱电压动作定值； 以电容器电压。 电容器电压可由式(18)计算如下：1 =击陋灿(18)o一式中： 电容器电压； f(f)滤波器高端电流；C电容器电容值。 ，反时限过负荷保护曲线根据生产厂家提供的电容器过负荷曲线得出。电容器反时限过负荷动作曲线见图lo0f。f乩一电容器电压；Us。厂电容器反时限过负荷保护最小动作电压：k。、一电容器反时限过负荷保护最小、最大动作时间1一生产厂家提供的反时限过负荷曲线；2反时限过负荷动作曲线图1 电容器反时限过负荷动作曲线图DL，T 2772012419交流滤波器电抗谐波过负荷保护 该保护用于检测交流滤波器电抗器的过负荷情况，使其免受过负荷影响。交流滤波器电抗器过负荷保护需电抗器生产厂家提供电抗器流过工频电流时的过负荷曲线或提供全电流情况下的最大持续过负 荷能力、10IIlill暂时过负荷能力、30s暂时过负荷能力。如厂家提供各次谐波电流的等效工频系数，应 将流过滤波器电抗中的各次谐波电流根据该系数转换成为等效的工频热效应电流。过负荷保护按原理分为定时限过负荷和反时限过负荷保护。 定时限过负荷保护的动作方程如式(19)所示：Jhot，hotset(19)式中：。等效的工频热效应电流或全电流； k鳅定时限过负荷保护的定值。 动作定值以及延时可由过负荷曲线确定。 反时限过电流保护曲线根据过负荷曲线得出，参见图2。过电抗的电流；毛柚_电抗反时限过负荷保护的最小动作电流； “。、fm。一电抗反时限过负荷保护最小、虽大动作时间 l一生产厂家提供的反时限过负荷曲线：2一反时限过负荷动作曲线图2 电抗器反时限过负荷动作曲线图4110交流滤波器电阻谐波过负荷保护该保护的作用是根据交流滤波器电阻器可能出现过负荷情况，使其免受过负荷影响。交流滤波器电阻谐波过负荷保护需电阻器生产厂家提供电阻器流过工频电流时的过负荷曲线。 过负荷保护按原理分为定时限过负荷和反时限过负荷保护。 定时限过负荷保护的动作方程如式(20)所示：h。(20)式中： L，流过电阻的电流； L吣。定时限过负荷保护的定值。动作定值以及延时可由过负荷曲线确定。反时限过负荷保护曲线根据生产厂家提供的电阻器过负荷曲线得出，参见图3。4111交流滤波器失谐监视 失谐监视主要检测滤波器元件早期的细小变化，发出失谐监视报警信号，可由式(21)计算如下：+厶+t3亿Jfh。(21)6DL，T 2772012 式中：o厶、，c滤波器穿越三相谐波电流(不含工频分量)：k比例系数，推荐取030035；一交流滤波器总谐波电流。lmmZfuI f晡一流过电阻的电流；七dI电阻反时限过负荷保护的最小动作电流：。、x一电阻反时限过负荷保护最小、最大动作时间1一生产厂家提供的反时限过负荷曲线：2一反时限过负荷动作曲线 图3电阻器反时限过负荷动作曲线图总谐波电流可由式(22)计算如下：r：一k。=圪一圪d(22)式中：L交流滤波器总额定电流；交流滤波器额定工频电流。延时需要躲过交流系统故障及恢复的最长时间。该功能只用于监视告警。411 2交流滤波器小组断路器失灵保护 该保护动作条件为：在收到小组断路器失灵启动信号，同时流过交流滤波器相电流(或零、负序电流)大于判别元件的整定值时，保护延时动作。相电流判别元件的整定值大于正常运行负荷电流的3070。 断路器失灵保护经相电流判别的动作时间(从起动失灵保护算起)应在保证断路器失灵保护动作选择性的前提下尽量缩短，应大于断路器动作时间和保护返回时间之和，再考虑一定的时间裕度。 交流断路器典型的开断时间为从接收到跳闸信号起4050rnS。取100的裕度。并加20ms裕量(保护可能需要的延时)，则断路器失灵保护较短时限的延时定值必须不低于100 ms。断路器失灵保护可经较短时限(约O10O15s)动作于跳本断路器三相，经较长时限(约020025s)跳开与拒动断路器相关联的所有断路器。42换流变压器保护421换流变压器及引线差动保护简称换流变压器大差保护，是由换流变压器交流侧开关电流和阀侧套管电流构成的差动保护。该保 护能反映换流变压器及引线各种区内故障。差动保护整定计算内容：a)短路电流的计算。为整定换流变压器纵差保护，需作两种运行方式下的短路电流计算。1)在系统最大运行方式下换流变压器阀侧外部短路时，计算通过换流变压器纵差保护的最大 穿越性短路电流(通常是三相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最大不平衡电流和 最大制动电流。7DL，T 27720122)在系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流(两相短路电流)，其目的是为 计算差动保护的最小灵敏系数。b)差动保护动作特性参数的计算。 差动电流起动定值：屯甜为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常换流变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，可由式(23)计算如下：kd=k(K+U+蛳)L(23)式中：L换流变压器二次额定电流：k可靠系数(一般取1315)；托，电流互感器的比误差(10P型取O03)，嘶(40)式中； L，。零序过流保护动作电流产J嘛换流变压器零序过流定值。换流变压器网侧零序过流保护与交流系统零序保护最后一段配合，动作定值不大于300A，延时定值应躲过交流系统接地故障最长切除时间。428换流变压器过励磁保护为防止换流变压器因过励磁损坏而装设换流变压器过励磁保护。换流变压器过励磁保护为反时限变压器过励磁保护。反时限变压器过励磁保护的保护特性应与变压器的允许过励磁能力相配合，如图5所示。_过励磁倍数：卜一过励磁时间1一制造厂给出的变压器允许过励磁能力曲线；2一过励磁保护整定的动作特性曲线 图5反时限变压器过励磁保护整定图例定值整定中考虑分接头档位的调整，若保护有采集分接头档位信息时，曲线按档位偏移；若保护未采集分接头档位信息时，曲线按最恶劣情况下曲线。12DL，T 2772012429换流变压器直流饱和保护换流变压器因中性点直流电流过大导致饱和，将影响换流变正常运行，该保护动作出口发告警信号， 以换流变压器中性点电流的直流分量作为动作判据。接地支路装设直流rIA，由换流变压器生产厂家提供换流变压器流过的直流电流和运行时间的对应 表，通过检测接地支路的直流电流值来进行饱和保护判断；接地支路装设交流rIA，换流变压器生产厂 家不仅提供流过换流变压器的直流电流和运行时间的对应表，还需要提供流过换流变压器的零序电流和 直流电流的关系，保护通过检测接地支路的零序电流来进行饱和保护判断。换流变压器直流饱和保护分定时限和反时限两种。4291换流变压器定时限直流饱和保护定时限变压器饱和保护的保护特性应与变压器的允许饱和能力相配合，如图6所示。2010O304060舳 “s)二：二五1删Y厂流过星接换流变压器中性点的直流电流；卜饱和时问1制造厂给出的换流变压器允许饱和能力曲线图6换流变压器定时限直流饱和保护整定图例动作时间可根据允许的饱和能力适当整定。4292换流变压器反时限直流饱和保护换流变压器反时限直流饱和保护的保护特性应与变压器的允许饱和能力相配合，如图7所示。，DoNDm一流过星接抉流变压器中性点的直流电流：卜呻包和时间1一制造厂给出的变压器允许饱和能力曲线；2饱和保护整定的动作特性曲线 图7换流变压器反时限直流饱和保护整定图例定值所形成的曲线要低于换流变压器的直流电流和换流变压器耐受时间的规定曲线，并且不会与其 相交。13DL，T2772012 如果采用交流TA进行饱和保护，建议YD接线形式和单相三绕组结构的换流变压器不投入饱和保护。4210换流变压器过电压保护 该保护为防止换流变压器因交流系统过电压损坏而装设，以换流变压器网侧电压互感器的测量值作为动作判据。过电压保护的整定值可由式(41)计算如下：=KH(41)式中：墨。保护定值；叽换流变压器额定电压。K。应根据变压器制造厂提供的允许过电压能力或设计时系统过电压水平决定。延时时间也由系统 设计参数提供，与直流控制保护系统调节交流电压的时间相配合。4211换流变压器阻抗保护 换流变压器阻抗保护是换流变压器引线和换流变压器绕组差动的后备保护，阻抗方向指向换流变压器。换流变压器阻抗保护与分接头位置配合。 保护判据见式(42)：Z叩砜。或lu、rD。+b+。IU0鲥(55)式中：Uw。、。、。星接换流变压器阀侧A、B、c三相电压；k。、【，。、己，。角接换流变压器阀侧A、B、c三相电压；麒电压定值。其中电压定值可由式(56)和式(57)得到：Uo。曲3乩NoM(56)式中：群测量误差，取01；。UvNoM阀侧额定电压。砜哪一砭1k(57)式中：瓦可靠系数，取O6O7：U0。单相接地产生的最大零序电压。定值选取范围：。砜。一。437交流低电压保护换流器交流侧电压低于正常水平时，主要作为交流侧的后备保护，由换流变压器网侧电压的相问电 压和相地电压构成动作判据。保护判据可由式(58)计算如下：I巩150HzI虬。(58)DL，T 2772012式中： 虬，。换流变压器网侧A、B、C三相电压的最小值(基波)； 吒脯电压定值。电压定值可由式(59)计算如下：吒50H：m【，蛳，kl，出n(62)式中：直流线路电压，l(v；h直流线路电流；既电压定值，l(v；k电流定值。保护电压动作定值可由式(63)计算如下：。=k(63)式中：K，过电压倍数；额定直流电压，kV。1RDL，T 2772012保护电流动作定值可由式(64)计算如下：k=K。(1一k乩一。(64)式中：引可靠系数，取O90098：k测量设备百分比误差；，捌。正常运行时的最小直流电流。开路保护的定值需要与直流过电压保护配合，电压定值不能超过直流过电压