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直流保护原理及运行维护要求2014年9月二直流保护原理目录三直流保护运维要求一直流保护的概述直流保护概述l直流保护的任务是发现故障并尽量减小故障的的继续发展，保护系统应该保证在直流系统正常运行时或者故障在保护区外不误动；l保护系统独立并采用冗余配置，对直流系统提供不间断的保护，一旦发生故障，能够保证系统安全的退出运行l直流保护的功能配置保证没有保护死区直流保护概述-配置原则l保护主机和控制主机相互独立，均有自己独立的I/O。l每一套保护相对独立，每套保护系统单一原件的损坏不会导致本套保护的误动。l直流极保护采用三取二冗余方式，即防止拒动，又可以防止误动。直流滤波器保护采用完全双重化冗余方式，每一套保护均采用“启动+动作”方式实现。任意一重保护因故障、检修或者其它原因而完全退出时，不影响其它保护，对整个系统运行没有影响。直流保护概述-配置原则直流极保护三取二屏柜配置直流保护概述-配置原则直流滤波器保护完全双重化屏柜配置直流保护概述-保护分区保护分区区域1换流器保护区区域2直流极母线保护区区域3中性母线保护区区域4直流线路保护区区域5双极中性线和接地极线路保护区区域6直流滤波器保护区直流保护概述-保护分区直流保护概述-保护测点二直流保护原理目录三直流保护运维要求一直流保护的概述保护原理介绍换流器保护配置图保护原理介绍换流器保护区87CSY/87CSD阀短路保护50C/51C换流器过流保护87CBY/87CBD换流器交流差动保护87CG换流器交流差动保护59/37DC直流过压/换流器开路保护59ACVW换流器零序过压保护59AC交流过压保护27AC交流低电压保护87CFP换相失败保护原理介绍换流器保护区50/51CTNY50/51CTND换流变中性点直流饱和保护87DCM换流器直流差动保护81DCM_50Hz50Hz保护81DCM_100Hz100Hz保护27DC直流低电压保护81I/U交直流碰线保护59/37DC直流过压/换流器开路保护保护原理-换流器保护区保护任务检测阀组的桥臂短路故障，阀侧相间短路故障保护原理保护功能检测换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流，直流极母线以及直流中性线上的电流。在正常运行工况下，差动电流很小。如果交流侧电流明显高于直流电流，则表明发生了故障，保护立即动作。保护判据87CSY:IacY-MIN(IdH、IdN)Δ87CSD:IacD-MIN(IdH、IdN)Δ动作出口整流侧：跳闸、极隔离、封脉冲逆变侧：跳闸、极隔离、禁止投旁通对后备保护换流器过流保护（50/51C）换流器交流差动保护（87CBY/87CBD）直流低电压保护（27DC）通讯失败不影响阀短路保护（87CSY/87CSD）保护原理-换流器保护区保护任务短路故障换流阀持续开通或不开通故障换流器过负荷保护原理检测换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流，二者中最大值超过预设值，保护动作保护判据MAX(IacY、IacD)Δ动作出口跳闸、极隔离后备保护该保护已是后备保护通讯失败不影响交直流过流保护（50C/51C）保护原理-换流器保护区保护任务某一桥内的换相故障某一桥内的触发故障保护原理保护检测换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流，如果Y桥与D桥之间发生故障，Y绕组电流与D绕组电流不再相等，二者中最大值分别与Y绕组和D绕组电流作差，差值超过预设值，保护动作保护判据MAX(IacY、IacD)-IacYΔMAX(IacY、IacD)-IacDΔ动作出口保护I段：跳闸、极隔离保护II段：短时限切系统、长时限跳闸、极隔离后备保护50Hz保护（81DC_50Hz）通讯失败无影响桥差保护（87CBY/87CBD）保护原理-换流器保护区保护任务逆变站换流器直流侧故障导致换流器被旁路保护原理保护测量换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流以及换流器高压侧出口电流IdH和换流阀中性线电流IdN。换相失败的明显特征是交流相电流降低，而直流电流升高。保护判据MIN(IdH、IdN)-IacYΔMIN(IdH、IdN)-IacDΔ动作出口保护I段：跳闸、极隔离保护II段：短时限切系统，长时限跳闸、极隔离后备保护直流低电压保护(27DC)通讯失败无影响组差保护（87CG）保护原理-换流器保护区保护任务换流器内部接地故障保护原理保护检测换流阀高压侧高压母线电流IdH和直流中性线电流IdN，如果换流器内部发生接地故障，二者产生差值，如果超过预设值，保护动作保护判据ABS(IdH、IdN)Δ动作出口保护I段：跳闸、极隔离、逆变侧禁止投旁通对保护II段：跳闸、极隔离后备保护极差动保护（87DCB）直流低电压保护（27DC）通讯失败无影响换流器直流差动保护（87DCM）保护原理-换流器保护区保护任务系统开路控制故障保护原理直流线路断线故障、控制系统故障会引起过电压，保护检测直流线路电压和换流器高压侧出口电流，超过预设值，保护动作保护判据保护I段：UdLΔ&IdH=0；保护II、III段：UdLΔ动作出口跳闸后备保护无通讯失败无影响直流过压/换流器开路保护（59/37DC）保护原理-换流器保护区保护任务站间通讯故障时，逆变站投旁通对时闭锁整流站换流器高压侧对中性线故障或接地保护原理保护检测直流线路UdL，小于预设值，保护动作保护判据UdLΔ动作出口闭锁后备保护该保护已经是后备保护通讯失败无影响直流低电压保护（27DC）保护原理-换流器保护区保护任务控制系统故障、阀体本身故障导致的逆变站换相失败、阀短路故障保护原理从直流电流（IdL）中过滤出基波，如果电流幅值超过预设参考值，保护启动保护判据IdL_50HzΔ动作出口保护I段：切系统保护II段：降电流保护III段：闭锁后备保护该保护已经是后备保护通讯失败无影响50Hz保护（81DC_50Hz）保护原理-换流器保护区保护任务交流系统故障、换流器交流侧对地故障保护原理从直流电流（IdL）中过滤出二次谐波，如果电流幅值超过预设参考值，保护启动保护判据IdL_100HzΔ动作出口闭锁后备保护无通讯失败无影响100Hz保护（81DC_100Hz）保护原理-换流器保护区保护任务交直流碰线保护原理检测直流线路电流和直流线路电压中的基波分量，超过预设值，保护动作保护判据IdL_50HzΔ&IdLΔ或IdL_50HzΔ&UdL_50HzΔ动作出口闭锁后备保护50Hz保护（81DC_50Hz）通讯失败无影响交直流碰线保护（81I/U）保护原理-换流器保护区保护任务闭锁状态下换流变二次侧绕组接地保护原理检测换流变Y桥和D桥的阀侧电压，计算矢量和，超过预设值，保护动作保护判据UVY_a+UVY_b+UVY_cΔ或UVD_a+UVD_b+UVD_cΔ动作出口禁止解锁后备保护无通讯失败无影响换流器零序过压保护（59ACVW）保护原理-换流器保护区保护任务切除无功补偿装置后仍不能消除的过电压保护原理保护检测换流变三相进线电压，取最大值，并处理得到进行Uac，超过预设值，保护动作保护判据保护I、II、III段：MAX(Ua、Ub、Uc)Δ保护IV段：Uac(50Hz)Δ动作出口跳闸后备保护无通讯失败无影响交流过压保护（59AC）保护原理-换流器保护区保护任务交流侧系统故障的后备保护保护原理保护检测换流变三相进线电压，取最大值，如果该值仍小于预设值，保护动作保护判据MAX(Ua、Ub、Uc)Δ动作出口跳闸后备保护无通讯失败无影响交流低电压保护（27AC）保护原理-换流器保护区保护任务换相失败保护原理保护测量换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流以及换流器高压侧出口电流(IdH)和换流阀中性线电流IdN。换相失败的明显特征是交流相电流降低，而直流电流升高。保护判据MAX(IdH、IdN)-IacYΔ&k*MAX(IdH、IdN)IacYMAX(IdH、IdN)-IacDΔ&k*MAX(IdH、IdN)IacD动作出口检测到换相失败即向控制发增大GAMMA角命令短时限切系统长时限跳闸、极隔离、禁止投旁通对后备保护组差保护（87CG）通讯失败无影响换相失败保护（87CFP）保护原理-换流器保护区保护任务因中性点直流电流导致换流变直流偏磁保护原理检测换流变Y桥和D桥中性点电流，计算直流分量，超过预设值，保护动作保护判据IdNYΔIdNDΔ动作出口告警后备保护无通讯失败无影响换流变中性点直流饱和保护（50/51CTNY、50/51CTND）保护原理-极母线、中性母线保护区极母线、中性母线保护配置图保护原理-极母线、中性母线保护区极母线、中性母线保护配置87HV极母线差动保护87LV中性母线差动保护87DCB直流后备差动保护82HSNBS中性母线开关保护保护原理-极母线、中性母线保护区保护任务测点IDH和IDL之间极母线的接地故障或对中性线故障保护原理测量直流线路电流（IDL）、换流阀高压侧电流（IDH），极母线区发生对地故障或者对直流中性母线短路时，IDL与IDH将产生较大差值，超过预设值，保护动作。保护判据ABS(IDH-IDL)Δ动作出口整流侧：闭锁、极隔离逆变侧：闭锁、极隔离、禁止投旁通对后备保护极差动保护（87DCB）直流低电压保护（27DC）通讯失败无影响极母线差动保护（87HV）保护原理-极母线、中性母线保护区保护任务测点IdN和IdE之间中性母线的接地故障保护原理检测换流器换流阀中性线侧电流（IdN）和直流中性母线电流（IdE），如果发生中性母线对地短路，二者将产生较大差值，差值超过预设值，则保护动作。保护判据ABS(IdN-IdE)Δ动作出口跳闸极隔离后备保护极差动保护（87DCB）通讯失败无影响中性母线差动保护（87LV）保护原理-极母线、中性母线保护区保护任务测点IdL和IdE之间的接地故障保护原理检测直流线路电流（IdL）、直流中性母线电流（IdE），如果两侧点之间出现接地故障，两个电流将产生差值，差值超过预设值，则保护动作。保护判据ABS(IdL-IdE)Δ动作出口跳闸极隔离后备保护无通讯失败无影响直流后备差动保护（87DCB）保护原理-极母线、中性母线保护区中性母线开关保护（82HSNBS）保护任务中性母线开关失灵保护保护原理如果某一极发生接地故障，打开HSNBS，保护检测到HSNBS处于分位，但仍能够检测到直流中性母线电流IdN，为防止HSNBS过流损坏，保护动作重合HSNBS保护判据打开HSNBS后，IdNΔ动作出口重合HSNBS后备保护无通讯失败无影响保护原理-直流线路保护区直流线路保护配置图保护原理-直流线路保护区直流线路保护配置WFPDL直流线路行波保护27du/dt直流线路电压突变量保护87DCLL直流线路纵差保护87DCLT金属回线横差保护87MRL金属回线纵差保护27DCL直流线路低电压保护保护原理-直流线路保护区保护任务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，在故障清除后恢复功率输送保护原理根据波方程理论，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，会从故障点向线路两端传播故障行波，通过检测极波就可以检测到直流线路故障；同时故障时，两个极的接地极母线上的过电压吸收电容器上会分别产生冲击电流，利用该冲击电流及两极直流电压变化构成地膜波，根据地膜波判断故障极。保护判据动作出口直流线路故障重启后备保护突变量保护（27du/dt）直流线路纵差（87DCLL）直流低电压保护（27DC）通讯失败无影响行波保护（WFPDL）保护原理-直流线路保护区保护任务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，在故障清除后恢复功率输送保护原理突变量保护由微分和欠压两种判据构成，微分判据快速检测电路电压变化率，欠压判据主要是躲开运行过程中的扰动。当直流线路发生线路故障时，直流电压以较高速率降到一个较低值。微分环节快速检测到电压变化率，同时满足欠压水平，则突变量保护动作。保护判据du/dtΔ&UdHΔ动作出口直流线路