青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程直流諧波保護(hù)研究

吉　程，文　俊，劉寶宏，劉婷婷，符茜茜，韓民曉

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.國(guó)家電網(wǎng)公司直流建設(shè)分公司，北京 100052)

Research on DC Harmonic Protection in Qinghai-Tibet HVDC Project JI Cheng1, WEN Jun1, LIU Baohong2, LIU Tingting1, FU Xixi1, HAN Minxiao1

(1.School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University, Beijing 102206, China;

2.State Grid DC Engineering Construction Company, Beijing 100052, China)

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青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程直流諧波保護(hù)研究

吉程1，文俊1，劉寶宏2，劉婷婷1，符茜茜1，韓民曉1

(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.國(guó)家電網(wǎng)公司直流建設(shè)分公司，北京 100052)

Research on DC Harmonic Protection in Qinghai-Tibet HVDC Project JI Cheng1, WEN Jun1, LIU Baohong2, LIU Tingting1, FU Xixi1, HAN Minxiao1

(1.School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University, Beijing 102206, China;

2.State Grid DC Engineering Construction Company, Beijing 100052, China)

0引言

青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程(以下簡(jiǎn)稱“青藏直流”)是目前世界上海拔最高、高寒地區(qū)建設(shè)規(guī)模最大的輸變電工程，主體工程連接青海格爾木和西藏拉薩，額定參數(shù)為：600MW、±400kV、750A，全長(zhǎng)1 038km。青藏直流于2011年11月11日投入試運(yùn)行，結(jié)束了西藏電網(wǎng)長(zhǎng)期孤網(wǎng)運(yùn)行的歷史，標(biāo)志著我國(guó)內(nèi)地電網(wǎng)全面互聯(lián)。然而在試運(yùn)行期間，由于西北750kV電網(wǎng)主變充電，曾兩次使青藏直流的100Hz保護(hù)動(dòng)作(先后發(fā)生雙極和單極閉鎖各一次)。尤其是第一次閉鎖發(fā)生后，在重新整定100Hz保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)的情況下，依然發(fā)生了直流閉鎖。為此，青藏直流從自身情況(相聯(lián)的西北750kV電網(wǎng)為弱交流系統(tǒng))出發(fā)，將100Hz保護(hù)拆分為100Hz與150Hz保護(hù)[1-3]。然而在實(shí)際運(yùn)行中，青藏直流獨(dú)有的150Hz保護(hù)的利用率很低，其作用還有很大的研究前景。

本文首先探討了高壓直流輸電(High Voltage Direct Current，以下簡(jiǎn)稱HVDC)直流線路上產(chǎn)生低次諧波的原因，并以青藏直流為例，對(duì)直流諧波保護(hù)的原理與功能進(jìn)行了分析,進(jìn)而通過(guò)PSCAD/EMTDC仿真軟件對(duì)各類可能在直流線路中產(chǎn)生諧波的故障進(jìn)行了仿真，明確了閥短路故障會(huì)在直流線路中產(chǎn)生含量很大的150Hz諧波。為此提出將青藏直流新設(shè)置的150Hz保護(hù)，增加為換流閥短路保護(hù)的后備保護(hù)，仿真證明此措施提高了青藏直流的穩(wěn)定性，也使150Hz保護(hù)這一新型直流諧波保護(hù)可以在普通HVDC工程中應(yīng)用，極大地提高了150Hz保護(hù)的利用率，豐富了直流諧波保護(hù)的內(nèi)容。

1直流低次諧波產(chǎn)生原因

在常規(guī)直流工程中，直流50Hz和100Hz保護(hù)是交直流系統(tǒng)相互配合的基本保護(hù)，作為交流系統(tǒng)或換流器故障的后備保護(hù)，在工程中統(tǒng)稱為直流諧波保護(hù)。正常運(yùn)行時(shí)，雙橋12脈動(dòng)換流器向直流線路注入次數(shù)為n=12k(k為自然數(shù))的高次諧波[4-5]，以及幅值極小而忽略不計(jì)的低次諧波，但在下述情況下，直流低次諧波將變得很大[6]:

① 由于鎖相與同步環(huán)節(jié)的作用，換流站交流母線n次正序分量在直流側(cè)產(chǎn)生n-1次矢量;換流站交流母線n次負(fù)序分量在直流側(cè)產(chǎn)生n+1次矢量[7]。交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生50Hz負(fù)序電壓，該電壓轉(zhuǎn)移至換流器直流側(cè)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生100Hz電壓及電流。其產(chǎn)生機(jī)理見圖1。

圖1　交流故障在換流器直流側(cè)產(chǎn)生100Hz分量機(jī)理圖

② 交流系統(tǒng)中的100Hz背景諧波導(dǎo)致直流系統(tǒng)中產(chǎn)生50Hz及 150Hz分量。變壓器飽和是交流系統(tǒng)中產(chǎn)生100Hz諧波的最主要原因。

③ 運(yùn)行中的直流輸電線路受與之平行的交流輸電線路感應(yīng)，產(chǎn)生50Hz分量。

④ 換流器故障或觸發(fā)系統(tǒng)故障，均導(dǎo)致?lián)Q流器直流側(cè)產(chǎn)生50Hz及100Hz諧波。

⑤ 連續(xù)換相失敗會(huì)在直流側(cè)產(chǎn)生50Hz和其他低次諧波。

上述原因中的一個(gè)或多個(gè)組合在一起，導(dǎo)致直流線路中產(chǎn)生低次諧波分量。

2直流諧波保護(hù)

設(shè)置直流諧波保護(hù)的主要目的是：①作為交流不對(duì)稱故障的后備保護(hù)，防止交流系統(tǒng)故障威脅直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障直流輸電設(shè)備(如交、直流濾波器以及換流閥緩沖電路)的安全；②作為橋差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)，以便檢測(cè)出連續(xù)換相失敗故障；③作為換流器閥保護(hù)的后備保護(hù)[6]。

在常規(guī)直流工程中，直流諧波保護(hù)包含直流50Hz保護(hù)和直流100Hz保護(hù)兩種保護(hù)，而二者的目的不盡相同。當(dāng)換流閥故障(包括閥誤開通、不開通以及換相失敗等)發(fā)生時(shí)，直流線路中的50Hz諧波的幅值大于100Hz分量，因此50Hz保護(hù)是換流閥主保護(hù)的后備保護(hù)；而在換流器交流側(cè)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，直流100Hz諧波的幅值更大[8-9]，從而100Hz保護(hù)承擔(dān)交流系統(tǒng)故障主保護(hù)的后備保護(hù)的任務(wù)。

以青藏直流為例，格爾木換流站直流諧波保護(hù)設(shè)計(jì)有3段：直流電流中的50Hz或100Hz分量超過(guò)動(dòng)作定值后，Ⅰ段延時(shí)t1=0.35s發(fā)報(bào)警,并切換到備用極控系統(tǒng)，切換后若仍有低次諧波分量,則排除極控系統(tǒng)故障的可能；Ⅱ段延時(shí)t2=2s發(fā)降功率命令到極控系統(tǒng)，將直流電流下降至0.3p.u;若降低功率后上述諧波分量仍存在，則Ⅲ段延時(shí)t3=3s發(fā)閉鎖命令到極控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)極閉鎖。動(dòng)作閾值為

(1)

式中:Id100Hz為直流100Hz諧波電流；Id為直流平均電流瞬時(shí)值；IdN為直流平均電流額定值。(下文Id50Hz，Id100Hz，Id150Hz等皆為此意)

格爾木換流站100Hz保護(hù)檢測(cè)頻寬為80Hz～200Hz，涵蓋了2～4次諧波。

我國(guó)部分HVDC工程，直流諧波保護(hù)配置情況如表1所示[10-15]。由表1可知，直流150Hz保護(hù)是青藏直流獨(dú)有的直流諧波保護(hù)，這是由青藏直流獨(dú)特的性質(zhì)決定的。

表1　國(guó)內(nèi)部分直流工程直流諧波保護(hù)配置表

3青藏直流諧波保護(hù)現(xiàn)狀

3.1事故回顧與原因分析

① 2011年11月16日，青藏直流雙極大地回線運(yùn)行，參數(shù)為：100MW、±400kV、125A，功率方向?yàn)楦駹柲局晾_。官?gòu)d2#750kV主變于當(dāng)晚21時(shí)01分29秒首次充電，01分32秒，格爾木換流站雙極的100Hz保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，導(dǎo)致雙極閉鎖。

② 2011年12月11日00時(shí)55分，青藏直流系統(tǒng)雙極大地回線降壓運(yùn)行，參數(shù)為：42MW、±280kV、75A，功率方向?yàn)楦駹柲局晾_。55分18秒，武勝750kV主變檢修后首次充電，55分21秒，格爾木換流變電站極Ⅰ直流100Hz保護(hù)動(dòng)作。極I閉鎖后極II功率轉(zhuǎn)代成功，直流沒(méi)有損失功率，藏中電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定[1-2]。

上述兩次直流閉鎖故障，都是由西北電網(wǎng)750kV主變合閘充電引起的。主變充電將產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，勵(lì)磁涌流向交流電網(wǎng)注入數(shù)值很大的100Hz諧波電流，該諧波電流傳遞到750kV線路末端的格爾木換流站時(shí)，導(dǎo)致諧波放大，從而使格爾木換流站的交流100Hz諧波負(fù)序電壓很大，交流側(cè)的n次諧波經(jīng)過(guò)換流器會(huì)在直流側(cè)產(chǎn)生n+1與n-1次諧波。所以在青藏直流的直流側(cè)產(chǎn)生很大的150Hz諧波電流，超過(guò)了直流保護(hù)動(dòng)作定值，導(dǎo)致直流諧波保護(hù)誤動(dòng)作閉鎖直流。

3.250Hz保護(hù)定值方案

鑒于青藏直流接入弱交流系統(tǒng)的特殊性，在交流系統(tǒng)出現(xiàn)100Hz正序電壓時(shí)，直流出現(xiàn)50Hz功率振蕩，50Hz保護(hù)也會(huì)動(dòng)作，稱作區(qū)外保護(hù)。而常規(guī)50Hz保護(hù)稱作區(qū)內(nèi)保護(hù),可以將50Hz保護(hù)增設(shè)邏輯判據(jù)來(lái)區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障,具體辦法如下：

控制系統(tǒng)丟失脈沖故障產(chǎn)生的直流50Hz分量在交流系統(tǒng)產(chǎn)生的I100Hz(交流側(cè)100Hz諧波電流)≤0.01×Irms(交流側(cè)電流有效值) ，采用3%的檢測(cè)門檻鑒別區(qū)內(nèi)外保護(hù)足夠可靠，在I100Hz<3%Irms時(shí)，采用區(qū)內(nèi)保護(hù)；否則，采用區(qū)外保護(hù)。

對(duì)于區(qū)外保護(hù)，動(dòng)作閾值

(2)

式中：Id50Hz為直流50Hz諧波電流;Id為直流平均電流瞬時(shí)值。并設(shè)保護(hù)的下限為63.75A，上限為200A。

3.3100Hz保護(hù)定值方案

100Hz保護(hù)原有設(shè)計(jì)方案的諧波電流采樣帶寬為80～200Hz，同時(shí)包含了100Hz和150Hz諧波。

為了適應(yīng)直流接入弱交流系統(tǒng)的現(xiàn)狀，現(xiàn)將150Hz保護(hù)從100Hz保護(hù)分離出來(lái)，即100Hz保護(hù)諧波電流檢測(cè)帶寬縮小為80Hz～120Hz，動(dòng)作電流閾值維持不變[9-10]。

3.4新增150Hz保護(hù)

交流系統(tǒng)出現(xiàn)100Hz負(fù)序諧波時(shí)，直流側(cè)會(huì)產(chǎn)生150Hz諧波分量。150Hz諧波同樣對(duì)直流設(shè)備有一定損害，同時(shí)引起互聯(lián)電網(wǎng)之間出現(xiàn)持續(xù)功率振蕩，因此青藏直流設(shè)置150Hz保護(hù)。

從100Hz保護(hù)分離后，作為新設(shè)置的保護(hù)諧波電流采樣帶寬為130～170Hz。150Hz保護(hù)的動(dòng)作閾值為

(3)

式中：Id150Hz為直流150Hz諧波電流;Id為直流平均電流瞬時(shí)值。并設(shè)保護(hù)的下限為63.75A，上限為200A。

依據(jù)此直流諧波保護(hù)定值，青藏直流之前的兩次直流諧波保護(hù)閉鎖均可避免。運(yùn)行至今未再次出現(xiàn)直流閉鎖故障。

4直流150Hz保護(hù)仿真分析

交流系統(tǒng)主變充電屬于正常動(dòng)作，150Hz保護(hù)應(yīng)僅在Id150Hz超過(guò)動(dòng)作閾值時(shí)動(dòng)作，工程運(yùn)行中150Hz保護(hù)的利用率非常低。為了研究新增150Hz保護(hù)的必要性，以及提高150Hz保護(hù)的利用率，本文對(duì)各類可能在直流線路電流中產(chǎn)生低次諧波的故障進(jìn)行了仿真，建立了青藏直流的PSCAD/EMTDC仿真模型，研究直流側(cè)出現(xiàn)150Hz諧波的情況。該模型的主電路如圖2所示。

圖2　青藏直流主電路圖

設(shè)故障統(tǒng)一在t=2s時(shí)發(fā)生，此時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。故障持續(xù)時(shí)間為1s，t=3s時(shí)故障切除。

4.1整流側(cè)

4.1.1交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障

交流系統(tǒng)發(fā)生單相短路，相間短路及兩相接地短路故障時(shí)，直流低次諧波含有率如表2所示。

由表2可以看出，整流側(cè)交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障在直流側(cè)產(chǎn)生的低次諧波主要為100Hz分量，50Hz與150Hz分量也較正常運(yùn)行時(shí)略有升高，但幅度很小。在仿真的3類故障中，相間短路故障的情況最為嚴(yán)重，Id中的Id100Hz分量最大時(shí)可達(dá)到21.6%。驗(yàn)證了上文100Hz保護(hù)承擔(dān)交流系統(tǒng)故障主保護(hù)的后備保護(hù)的正確性。

表2　交流不對(duì)稱故障時(shí)直流低次諧波含有率　%

4.1.2閥誤開通與不開通故障

整流器發(fā)生誤開通的概率很小,即使發(fā)生誤開通,也僅相當(dāng)于提前開通,對(duì)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行的擾動(dòng)不大。通過(guò)極控系統(tǒng)調(diào)節(jié)可使直流系統(tǒng)保持正常運(yùn)行[5]。因而整流器誤開通產(chǎn)生的直流低次諧波對(duì)系統(tǒng)的影響可忽略不計(jì)。

修改整流側(cè)換流閥的觸發(fā)邏輯，使得整流器某一個(gè)閥不開通時(shí)，其直流低次諧波仿真結(jié)果如圖3所示，低次諧波電流中Id50Hz含量最大，約占Id的21.3%。另外，Id100Hz含量略小于Id50Hz，但也超出正常范圍，約占Id的13.5%。而Id150Hz的含量只有2.1%，可見整流側(cè)閥不開通故障應(yīng)以50Hz保護(hù)作為后備。

圖3　整流閥不開通時(shí)直流低次諧波含有率

4.1.3整流側(cè)閥短路故障

閥短路故障是換流器的最為嚴(yán)重的故障，閥短路時(shí)，換流器交流側(cè)交替出現(xiàn)兩相和三相短路，使換流變壓器鐵心飽和，產(chǎn)生巨大的勵(lì)磁涌流。本文仿真了整流側(cè)換流閥單相接地短路故障，直流低次諧波含量仿真結(jié)果如圖4所示，低次諧波電流中Id150Hz的比重最大，占到23.6%，Id100Hz與Id50Hz的含量大致相同，也都嚴(yán)重超標(biāo)，約占Id的18%～19%。

圖4　整流側(cè)閥短路時(shí)直流低次諧波含有率

文獻(xiàn)[16]中，仿真了整流側(cè)換流變壓器閥側(cè)C相接地短路故障。換流變壓器交流側(cè)各相的差流諧波與基波比值如表3所示，交流系統(tǒng)三相的100Hz差流諧波幅值都很大，在10%以上，其中以故障相最為嚴(yán)重，差流諧波與基波比值高達(dá)23.28%。交流側(cè)過(guò)大的100Hz諧波電流會(huì)使直流側(cè)Id150Hz含量很高，這與上文4.1.3節(jié)中，整流側(cè)換流閥單相接地短路故障仿真的結(jié)果吻合。

表3　整流側(cè)換流閥短路故障時(shí)Id中差流諧波含有率

由此可見，閥短路故障會(huì)在直流側(cè)產(chǎn)生大量的150Hz諧波，其產(chǎn)生機(jī)理與青藏直流主變空載合閘的情況相同。即換流變由于鐵心和CT流過(guò)很大的電流而飽和，繼而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。不同的是，青藏直流主變充電屬正常動(dòng)作，而換流閥短路是嚴(yán)重故障。

4.2逆變側(cè)

逆變側(cè)和整流側(cè)相比，情況有所不同，許多故障情況都會(huì)引起換相失敗。交流側(cè)不對(duì)稱故障有可能會(huì)引起短暫換相失敗，可以通過(guò)多次仿真，得到引起換相失敗情況下的諧波含量示意圖。

4.2.1單相接地短路故障

如圖5(a)所示，此次單相接地短路時(shí)，引起了換相失敗，導(dǎo)致直流線路上Id50Hz超標(biāo)，平均約占Id的7.3%。而如圖5(b)所示的沒(méi)有導(dǎo)致?lián)Q相失敗的情況下，單相接地短路會(huì)在直流線路產(chǎn)生較大100Hz諧波。但與整流側(cè)交流系統(tǒng)故障相比，情況并不嚴(yán)重，Id100Hz約占Id的3.4%。兩種情況下，Id50Hz和Id150Hz的含量都很小。

圖5　逆變側(cè)單相短路時(shí)Id中諧波含量

4.2.2兩相相間短路故障

如圖6所示，逆變器交流側(cè)兩相相間短路，引起換相失敗兩相相間短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗的概率很低，在故障發(fā)生之前，1,2,3次諧波電流在Id中的含量皆約等于零，等到故障發(fā)生穩(wěn)定之后，100Hz諧波較大，但比整流側(cè)交流系統(tǒng)故障小得多，Id100Hz約占Id的3.1%，Id50Hz與Id150Hz沒(méi)有明顯變化，占Id的比例非常小。

圖6　逆變側(cè)兩相相間短路時(shí)Id中諧波含量

4.2.3兩相接地短路

與兩相相間短路的情況相似，兩相接地短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗的概率也很低。如圖7所示，逆變器交流側(cè)兩相接地短路，沒(méi)有引起換相失敗時(shí)，100Hz諧波較大，Id100Hz約占Id的3.5%，而Id50Hz與Id150Hz的含量很小。

圖7　逆變側(cè)兩相接地短路時(shí)Id中諧波含量

可見，交流系統(tǒng)在逆變側(cè)的不對(duì)稱故障，嚴(yán)重性比在整流側(cè)要小。然而情況卻更復(fù)雜，還要考慮引起換相失敗的可能性。

4.2.4閥短路、誤開通和不開通故障

逆變側(cè)閥短路、閥誤開通和閥不開通都很有可能在逆變側(cè)產(chǎn)生連續(xù)換相失敗，以閥不開通為例，得到圖8所示波形。

圖8　逆變側(cè)閥不開通導(dǎo)致?lián)Q相失敗時(shí)Id中諧波含量

逆變側(cè)閥不開通時(shí)，逆變側(cè)出現(xiàn)了周期性的連續(xù)換相失敗，連續(xù)換相失敗導(dǎo)致直流線路上50Hz諧波含量很大，且持續(xù)波動(dòng)，最嚴(yán)重時(shí)Id50Hz約占Id的50%以上。Id100Hz與Id150Hz也超出正常范圍，最嚴(yán)重時(shí)分別占Id的20%和13.5%?？梢?，閥不開通故障的嚴(yán)重性，逆變側(cè)比直流側(cè)要大得多。

4.3直流線路與臨近交流線路碰線故障

對(duì)于長(zhǎng)距離架空直流輸電線路，會(huì)與許多不同電壓等級(jí)的交流線路相交，在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，可能發(fā)生直流線路碰線故障，直流交流線路碰線，在直流線路中會(huì)出現(xiàn)50Hz分量[16]。

5150Hz保護(hù)的改進(jìn)措施

由以上仿真知，閥短路故障會(huì)在換流器直流側(cè)產(chǎn)生150Hz諧波。換流閥短路是換流器最為嚴(yán)重的一種故障。青藏直流150Hz保護(hù)作用單一，利用率低，經(jīng)過(guò)上述仿真分析，可將150Hz增加為換流閥短路保護(hù)的后備保護(hù)。

閥短路故障發(fā)生后，Id會(huì)顯著降低[16]。而交流系統(tǒng)主變充電時(shí)，僅因產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流使直流側(cè)低次諧波分量有所增加，直流側(cè)Id的幅值基本不變。

因此，若直流線路上出現(xiàn)150Hz諧波，且直流線路Id的大小保持不變，則說(shuō)明西北電網(wǎng)主變充電，為區(qū)外保護(hù)。若直流線路上出現(xiàn)150Hz諧波，且直流線路Id的大小顯著下降，則判定發(fā)生了閥短路故障，稱為區(qū)內(nèi)保護(hù)。具體判定邏輯見表4。

表4　青藏直流150Hz動(dòng)作邏輯(改進(jìn)后)

區(qū)外保護(hù)的延時(shí)時(shí)間和動(dòng)作方程無(wú)需重新確定，仍沿用原工程設(shè)計(jì)即可。新增的區(qū)內(nèi)150Hz保護(hù)作為閥短路故障的后備保護(hù)，其延時(shí)時(shí)間應(yīng)參考同為后備保護(hù)的100Hz保護(hù)，與閥短路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間相配合，初步整定為延時(shí)t=3s，而動(dòng)作方程，參考之前4.1.3的仿真數(shù)據(jù)，在最不嚴(yán)重的換流變閥側(cè)單相接地故障時(shí)，Id150Hz電流占Id的23.6%，并參考100Hz保護(hù)的規(guī)則，可以將150Hz諧波保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)的動(dòng)作方程定為

(4)

式中:Id150Hz為直流150Hz諧波電流;Id為直流平均電流瞬時(shí)值;IdN為直流平均電流額定值。

這樣，增加換流閥短路保護(hù)的后備保護(hù)為區(qū)內(nèi)保護(hù)的150Hz諧波保護(hù)，既減小了主變充電時(shí)換流器直流諧波保護(hù)誤動(dòng)作的可能性，又提高了整流側(cè)閥短路保護(hù)的可靠性。

6結(jié)論

本文針對(duì)西北電網(wǎng)合空變導(dǎo)致青藏直流閉鎖故障展開研究，得到如下結(jié)論。

① 經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，提出了將青藏直流新增設(shè)的150Hz保護(hù)作為換流閥短路故障的后備保護(hù)的概念。

150Hz保護(hù)是我國(guó)青藏直流最新設(shè)置的直流諧波保護(hù)，全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)都無(wú)先例可循。本文對(duì)150Hz保護(hù)提出的改進(jìn)措施，使150Hz保護(hù)這一新型保護(hù)的適用范圍從只限于連接弱交流系統(tǒng)的HVDC工程，擴(kuò)展到了所有HVDC工程。且此措施無(wú)需新增設(shè)備，僅通過(guò)增設(shè)邏輯判據(jù)和動(dòng)作方程達(dá)到區(qū)分區(qū)內(nèi)區(qū)外故障的目標(biāo)。

② 經(jīng)過(guò)修改的青藏直流諧波電流保護(hù)可以準(zhǔn)確動(dòng)作，避免直流閉鎖故障，安全可靠。

③ 通過(guò)仿真全面分析研究了不同故障在直流線路中產(chǎn)生低次諧波的異同點(diǎn)：

換流器閥不開通故障會(huì)在直流線路中產(chǎn)50Hz諧波；交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，直流線路中產(chǎn)生100Hz諧波，其中相間短路的情況最為嚴(yán)重；閥短路故障會(huì)向直流系統(tǒng)注入大量150Hz諧波。

上述故障若發(fā)生在逆變側(cè)則有可能引起連續(xù)換相失敗，使得直流線路中含有50Hz諧波。

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吉程(1990—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楦邏褐绷鬏旊娂夹g(shù),E-mail: 1990jicheng@163.com。

(責(zé)任編輯：林海文)

摘要：介紹了青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程試運(yùn)行期間發(fā)生的兩次直流閉鎖故障，分析了事故原因，并說(shuō)明了相應(yīng)的直流諧波保護(hù)修改措施。在此基礎(chǔ)上介紹了換流器直流側(cè)低次非特征諧波產(chǎn)生的機(jī)理以及直流諧波保護(hù)的邏輯原理。通過(guò)PSCAD/EMTDC軟件對(duì)各類可能在直流線路中產(chǎn)生低次諧波的故障進(jìn)行仿真，明確了各類故障在直流線路上產(chǎn)生諧波的次數(shù)以及含有率。最后提出：在原有諧波保護(hù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，令青藏直流新增的150Hz諧波保護(hù)，作為閥短路保護(hù)的后備保護(hù)。仿真證明此措施提高了工程的穩(wěn)定性，也拓展了150Hz保護(hù)這一新型保護(hù)的適用范圍。

關(guān)鍵詞：直流諧波保護(hù)；150Hz保護(hù)；高壓直流輸電；主變充電；直流閉鎖

Abstract：In this paper, two blockings failures of Qinghai-Tibet HVDC project during its pilot operation are introduced, their causes are analyzed, and improved measures of relative DC harmonic protection are discussed. Then the causing mechanism of low-order harmonic in DC side and the logic mechanism of DC harmonic protection are introduced. The simulations for all kinds of low-order harmonic faults in DC transmission lines are carried out by using PSCAD/EMTDC software, and the harmonics frequency and magnitude of all faults have been determined. In the end, based on the improvement of Qinghai-Tibet HVDC project, a kind of new 150Hz harmonic protection is applied as the backup protection of valve short circuit protection. Simulations show that proposed measure can improve the stability of the project, which widens the application area of this new 150Hz protection.

Keywords：DC harmonic protection; 150Hz harmonic protection; HVDC; main transformer charging; DC blockings

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-01-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué) (51177044)

中圖分類號(hào)：TM773

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-2322(2016)01-0074-06