阅读说明：本技术 用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法及装置 (Voltage-frequency ratio limiting and setting method and device for overvoltage protection of phase modulator ) 是由 许国瑞 李志强 夏潮 曹志伟 王继豪 李睿智 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法及装置,当调相机压频比等于压频比低定值K-(1)时,设定调相机继电器保护装置的第一动作时间T-(1),所述压频比低定值K-(1)为调相机最大励磁电流所对应的压频比；当调相机压频比等于或大于压频比高定值K-(2)时,设定调相机继电器保护装置的第二动作时间T-(2),压频比高定值K-(2)为调相机定子绕组绝缘击穿电压对应的压频比；当调相机压频比大于压频比低定值K-(1),且小于压频比高定值K-(2)时,调相机继电器保护装置的第三动作时间T-(3)根据反时限过电压曲线确定。本发明能够在保障机组安全的情况下,最大限度发挥调相机的动态无功支撑能力。(The invention relates to a voltage-frequency ratio limiting and setting method and a device for over-voltage protection of a phase modulator, when the voltage-frequency ratio of the phase modulator is equal to the low constant value K of the voltage-frequency ratio 1 Setting a first action time T of a phase modulator relay protection device 1 Said pressure-frequency ratio is lower than a constant value K 1 The voltage-frequency ratio corresponding to the maximum exciting current of the phase modulator; when the pressure-frequency ratio of the phase modulator is equal to or greater than the constant value K of the pressure-frequency ratio 2 Setting a second action time T of a phase modulator relay protection device 2 Constant value of voltage-to-frequency ratio K 2 The voltage-frequency ratio is corresponding to the insulation breakdown voltage of the phase modulator stator winding; when the pressure-frequency ratio of the phase modulator is larger than the pressure-frequency ratio, the lower constant value K is adopted 1 And is less than pressureHigh frequency ratio constant value K 2 Third action time T of phase modulator relay protection device 3 And determining according to an inverse time limit overvoltage curve. The dynamic reactive power support system can furthest exert the dynamic reactive power support capability of the phase modulator under the condition of ensuring the safety of the unit.)

用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法及装置。

背景技术

随着特高压直流输电的发展，新型大容量调相机逐渐被应用在直流换流站为系统提供无功支撑。新型调相机在动态特性、过载能力等方面相较传统机组有了很大的提高，为充分发挥其动态无功支撑能力，应根据其实际能力制定相应的控制保护策略。然而，当前调相机的控制保护配置仍沿用传统发电机保护配置，一方面导致无法充分发挥调相机动态无功性能，另一方面可能导致个别保护难以启动，给调相机带来潜在威胁。比如新型同步调相机在技术规范制定初期就明确要求调相机要能够在更高的额定电压长期运行，然而压频比限制仍普遍采用1.07的限值。因此，基于调相机实际无功能力，进行调相机过电压保护的配置对于保障机组安全并最大限度的发挥其动态无功支撑能力十分必要。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法及装置，能够在保障机组安全的情况下，最大限度发挥调相机的动态无功支撑能力。

基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法，当调相机压频比等于压频比低定值K₁时，设定调相机继电器保护装置的第一动作时间T₁，所述压频比低定值K₁为调相机最大励磁电流所对应的压频比；

当调相机压频比等于或大于压频比高定值K₂时，设定调相机继电器保护装置的第二动作时间T₂，压频比高定值K₂为调相机定子绕组绝缘击穿电压对应的压频比；

当调相机压频比大于压频比低定值K₁且小于压频比高定值K₂时，

根据反时限过电压曲线确定调相机继电器保护装置的第三动作时间T₃。

进一步地，所述反时限过电压曲线根据压频比低定值K₁、第一动作时间T₁、压频比高定值K₂、第二动作时间T₂获得。

进一步地，第二动作时间T₂小于第一动作时间T₁；第三动作时间T₃大于第二动作时间T₂,小于第一动作时间间T₁。

进一步地，第一动作时间T₁大于调相机调节强励磁电流所需时间。

进一步地，压频比低定值K₁通过如下方法获得，

励磁电流I_f与压频比K之间满足：

式中，Q为无功功率，Q_N为额定无功功率，U为机端电压，f为频率；f(I_f)为励磁电流I_f与压频比K之间的函数关系；

式中，I_{f_max}为调相机可以长期运行的最大励磁电流。

进一步地，反时限过电压曲线通过如下公式获得，

式中，m,n为系数，t为继电保护装置的动作时间；将压频比低定值K₁、第一动作时间T₁、压频比高定值K₂、第二动作时间T₂代入所述公式可获得系数m,n。

进一步地，当调相机压频比大于压频比低定值K₁，且小于压频比高定值K₂时，调节降低调相机的励磁电流。

进一步地，压频比低定值K₁取值为1.15—1.18，第一动作时间T₁取值为18s—22s。

进一步地，压频比高定值K₂取值为1.28—1.32，第二动作时间T₂取值为0.5s—0.7s。

2、一种用于调相机过电压保护的压频比限制整定装置，用于执行上述的方法。

本发明具有的有益效果：

本发明将压频比作为过电压保护的整定依据，可以很好的与调相机的继电保护装置配合，实现过电压保护，可以在保障机组安全的情况下最大限度的发挥其动态无功支撑能力。

本发明当调相机压频比等于或大于压频比高定值K₂时，设定调相机继电器保护装置的第二动作时间T₂，压频比高定值K₂为调相机定子绕组绝缘击穿电压对应的压频比，第二动作时间T₂的动作时间短，保证调相机获得可靠保护。

本发明当调相机压频比等于压频比低定值K₁时，设定调相机继电器保护装置的第一动作时间T₁，所述压频比低定值K₁为调相机可长期运行的最大励磁电流所对应的的压频比；当调相机压频比大于压频比低定值K₁，且小于压频比高定值K₂时，调相机继电器保护装置的第三动作时间T₃根据反时限过电压曲线确定。第二动作时间T₂及第三动作时间T₃动作时间长，当调相机过励磁时间不长时，继电保护装置不会动作，有效防止继电保护装置误动作，进而在保障机组安全的情况下最大限度的发挥其动态无功支撑能力。

附图说明

图1是压频比随励磁电流变化示意图；

图2是反时限过电压曲线。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

用于调相机过电压保护的压频比限制整定方法

当调相机压频比等于压频比低定值K₁时，设定调相机继电器保护装置的第一动作时间T₁，所述压频比低定值K₁为调相机可长期运行的最大励磁电流所对应的的压频比。

压频比低定值K₁通过如下方法获得，

励磁电流I_f与压频比K之间满足：

式中，Q为无功功率，Q_N为额定无功功率，U为机端电压，f为频率；f(I_f)为励磁电流I_f与压频比K之间的函数关系；

式中，I_{f_max}为调相机可以长期运行的最大励磁电流。

如图1所示，同步调相机输出额定无功功率时，不同励磁电流下对应的不同压频比。通过计算得出了当同步调相机输出额定无功功率时，压频比随励磁电流变化的规律，如下表所示。从表中可以看出随着压频比的增加，为了保持同步调相机输出无功保持不变，励磁电流不断增大。在能够保持长期运行的1.1倍额定励磁电流下，压频比可达到1.17。

表1额定无功功率下，压频比随励磁电流的变化规律

压频比低定值K₁取值为1.15—1.18，本实施例中，K₁取值1.17，第一动作时间T₁大于调相机调节强励磁电流所需时间，第一动作时间T₁取值为18s—22s，本实施例中，第一动作时间T₁取值为20s。

当调相机压频比等于或大于压频比高定值K₂时，设定调相机继电器保护装置的第二动作时间T₂，压频比高定值K₂为调相机定子绕组绝缘击穿电压对应的压频比。

压频比高定值K₂取值为1.28—1.32，本实施例中，K₂取值为1.3，第二动作时间T₂取值为0.5s—0.7s，本实施例中，第二动作时间T₂取值为0.6s。

当调相机压频比大于压频比低定值K₁，且小于压频比高定值K₂时，调相机继电器保护装置的第三动作时间T₃根据反时限过电压曲线确定。

本实施例中，当调相机压频比K大于1.17小于1.3时，根据反时限过电压曲线确定继电器保护装置的第三动作时间T₃。

所述反时限过电压曲线根据压频比低定值K₁、第一动作时间T₁、压频比高定值K₂、第二动作时间T₂获得。第二动作时间T₂小于第一动作时间T₁；第三动作时间T₃大于第二动作时间T₂,小于第一动作时间间T₁。

反时限过电压曲线通过如下公式获得，

式中，m,n为系数，t为继电保护装置的动作时间；将压频比低定值K₁、第一动作时间T₁、压频比高定值K₂、第二动作时间T₂代入所述公式可获得系数m,n。本实施例中，将K₁取值1.17，第一动作时间T₁取值为20s，K₂取值为1.3，第二动作时间T₂取值为0.6s代入所述公式可获得系数m,n分别为34.59和27。公式为：

由此，获得反时限过电压曲线(压缩比与动作时间之间的关系曲线)，如图2所示。

当调相机压频比大于压频比低定值K₁，且小于压频比高定值K₂时，调节降低调相机的励磁电流。

实施例二：

用于调相机过电压保护的压频比限制整定装置

所述整定装置用于执行上述的方法。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。