電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法
【專(zhuān)利摘要】電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，繼電保護(hù)裝置對(duì)被保護(hù)的電流源型變流器兩側(cè)的電流互感器CT二次側(cè)電流進(jìn)行采樣，得到進(jìn)線(xiàn)側(cè)三相電流iita、土恥、iN。，和出線(xiàn)側(cè)三相電流iMa、i*、iM。;進(jìn)行數(shù)字整流，得到等效的進(jìn)線(xiàn)側(cè)輸入電流^和出線(xiàn)側(cè)輸出電流iM;按兩側(cè)CT電流變比折算iN、iM后求差，得到暫態(tài)差流idiff;按兩側(cè)CT電流變比折算、、1?后求平均，得到暫態(tài)制動(dòng)電流iMS;經(jīng)過(guò)算術(shù)平均或方均根的函數(shù)變換，得到差動(dòng)電流Idiff和制動(dòng)電流IMS;最后由Idiff和I按常規(guī)的折線(xiàn)比率制動(dòng)特性或變斜率比率制動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。本發(fā)明解決了電流型變流器因兩側(cè)電流頻率不同而無(wú)法差動(dòng)保護(hù)的問(wèn)題，二次回路接線(xiàn)簡(jiǎn)單，保護(hù)定值整定方便，易于應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及電力電子領(lǐng)域，更具體地涉及電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)的 繼電保護(hù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率電力電子變流器(有時(shí)有稱(chēng)逆變器)，按照輸出波形的類(lèi)型，把具有輸出 電壓波形獨(dú)立可控拓?fù)涞淖兞髌鞣Q(chēng)為電壓源型變流器（Voltage Source Converter, 或Voltage Source Inverter),簡(jiǎn)稱(chēng)為VSC或VSI ;類(lèi)似地，把具有輸出電流波形獨(dú)立可 控拓?fù)涞淖兞髌鞣Q(chēng)為電流源型變流器（Current Source Converter,或Current Source Inverter)，簡(jiǎn)稱(chēng)為CSC或CSI。關(guān)于這方面的論述，可參考《電力電子技術(shù)手冊(cè)》（[美] Muhammad H. Rashid主編，陳建業(yè)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年）的第14章。
[0003] 大容量的CSC廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。比如，大型發(fā)電機(jī)自并勵(lì)磁系統(tǒng)的三相 全橋式可控整流、大型抽水蓄能機(jī)組的水泵運(yùn)行方式啟動(dòng)設(shè)備一一靜止變頻器（Static Frequency Converter,簡(jiǎn)稱(chēng)SFC)、大型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組啟動(dòng)設(shè)備-負(fù)載換相式逆變器 (Load Commutated Inverter,簡(jiǎn)稱(chēng)LCI，也稱(chēng)為靜態(tài)啟動(dòng)設(shè)備)，以及一些大型牽引設(shè)備使 用的變流器，等等。
[0004] 對(duì)于這些大容量的CSC設(shè)備，往往需要可靠、快速的判別內(nèi)部短路故障的繼電保 護(hù)方法。比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)方法(可參見(jiàn)清華大學(xué)王維儉教授編寫(xiě)的《電氣主設(shè)備繼 電保護(hù)原理與應(yīng)用（第二版)》，中國(guó)電力出版社，2002年)，是一種在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的 電力設(shè)備內(nèi)部短路故障的判別方法，不僅保護(hù)可靠性高、動(dòng)作速度快，而且還能區(qū)別短路故 障發(fā)生在內(nèi)部(稱(chēng)為區(qū)內(nèi)故障)，還是外部(稱(chēng)為區(qū)外故障)。被保護(hù)設(shè)備的進(jìn)線(xiàn)側(cè)和出線(xiàn)側(cè) 均安裝保護(hù)級(jí)的電流互感器（CT)，以往的差動(dòng)保護(hù)方法需要測(cè)量并計(jì)算兩側(cè)CT的工頻電 流。然而，電力系統(tǒng)中應(yīng)用的CSC設(shè)備，往往進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng)側(cè)）輸入工頻頻率的交流電流，另 一側(cè)出線(xiàn)側(cè)輸出頻率大范圍變化的交流電流，以往的差動(dòng)保護(hù)方法無(wú)法直接應(yīng)用于兩側(cè)電 流頻率不同的場(chǎng)合。
[0005] 目前，大容量的CSC設(shè)備，多采用的繼電保護(hù)方法有：過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、三相 電流不對(duì)稱(chēng)保護(hù)、電流變化率

【權(quán)利要求】
1. 電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：繼電保護(hù)裝置對(duì)被保護(hù)的電流源型變流 器（CSC)兩側(cè)的電流互感器CT二次側(cè)電流進(jìn)行采樣，得到進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng)側(cè))三相電流i Na、iNb、 iN。，和出線(xiàn)側(cè)三相電流iMa、i^、iM。；進(jìn)行數(shù)字整流，得到等效的進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng)側(cè)）輸入電流i N 和出線(xiàn)側(cè)輸出電流iM ;按兩側(cè)CT電流變比折算iN、iM后求差，得到暫態(tài)差流idiff;按兩側(cè)CT 電流變比折算iN、iM后求平均，得到暫態(tài)制動(dòng)電流;經(jīng)過(guò)算術(shù)平均或方均根的函數(shù)變換， 得到差動(dòng)電流I diff和制動(dòng)電流IMS ;最后由差動(dòng)電流Idiff和制動(dòng)電流按常規(guī)的折線(xiàn)比率制 動(dòng)特性或變斜率比率制動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)；下標(biāo)Na、Nb、Nc表示進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng)側(cè)）a相、b 相、c相，下標(biāo)Ma、Mb、Mc表示出線(xiàn)側(cè)a相、b相、c相，下標(biāo)N表示進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng)側(cè))，下標(biāo)Μ表 示出線(xiàn)側(cè)，下標(biāo)res表示"制動(dòng)"，下標(biāo)diff表示"差動(dòng)"。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：分別將進(jìn)線(xiàn)側(cè)（電網(wǎng) 偵D三相電流和出線(xiàn)側(cè)三相電流進(jìn)行數(shù)字整流，有兩種數(shù)字整流的方法； 方法一，按式1、式2進(jìn)行數(shù)字整流：
其中，
方法二，采用式1'、式2'進(jìn)行數(shù)字整流，得：
公式中電流變量的括號(hào)里的符號(hào)η表示采樣序列號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：按兩側(cè)CT電流變比 折算iN、iM后求差，得到暫態(tài)差流i diff ;按兩側(cè)CT電流變比折算iN、iM后求平均，得到暫態(tài) 制動(dòng)電流ir6S。 暫態(tài)差流按式5計(jì)算：
暫態(tài)制動(dòng)電流按式6計(jì)算：
式6 公式中電流變量的括號(hào)里的符號(hào)η表示采樣序列號(hào)。 式5、式6中的Ki、K2是電流歸算系數(shù)，與進(jìn)線(xiàn)側(cè)及出線(xiàn)側(cè)CT電流變比有關(guān)設(shè)進(jìn)線(xiàn)側(cè)CT 電流變比為nCT，N，出線(xiàn)側(cè)CT電流變比為nCT，M ;-般情況下，歸算到CT變比較小的這一側(cè)； 當(dāng) nCT，Μ > nCT，N 時(shí)，
式7 式8。
4.如權(quán)利要求3所述的電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：經(jīng)過(guò)算術(shù)平均或方 均根的函數(shù)變換，得到差動(dòng)電流Idiff和制動(dòng)電流IMS : 按式9進(jìn)行算術(shù)平均的函數(shù)變換得到差動(dòng)電流Idiff和制動(dòng)電流::
按式10進(jìn)行方均根的函數(shù)變換得到差動(dòng)電流Idiff和制動(dòng)電流IMS ::
公式中電流變量的括號(hào)里的符號(hào)η或k表示采樣序列號(hào)。 式中，W是數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；W取值范圍是一個(gè)工頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)的0.5?1.0倍；當(dāng)W為 一個(gè)工頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，稱(chēng)為全數(shù)據(jù)窗；當(dāng)W小于一個(gè)工頻周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，稱(chēng)為短 數(shù)據(jù)窗；采用短數(shù)據(jù)窗時(shí)，用以加快差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度得到差動(dòng)電流和制動(dòng)電流后，按常 規(guī)的折線(xiàn)比率制動(dòng)特性或變斜率比率制動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。
5.如權(quán)利要求4所述的電流源型變流器差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：^^+和IMS+構(gòu)成一 組差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，Idiff_和構(gòu)成一組差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，1<""和1_構(gòu)成一組 差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK104218543SQ201310210288
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】張琦雪, 陳俊, 閆偉, 石祥建, 王光, 嚴(yán)偉, 劉為群, 沈全榮 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司