本发明涉及一种双极换相失败保护的实现方法，属于特高压直流输电保护技术领域。本发明首先采集换流变阀星侧和角侧的三相电流，以得到的相应的IVY和IVD，并采集阀组高、低侧出口电流IDCP、IDCN，以两者之中的最大值为ID；然后根据所采用的电流信号进行保护判断逻辑，判读是否发生换相失败，并在检测到任一桥换相失败后，启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数；如满足条件，则输出动作信号至控制系统；控制系统若检测到本极动作信号和对极动作信号同时满足，则闭锁该极。本发明所提出的上述方法能够快速、准确地判断故障，实现双极快速闭锁，减少对交流电网系统的功率波动，提高了交流电网系统的安全可靠运行。
1.一种双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，该实现方法包括以下步骤：
1）采集换流变阀星侧和角侧的三相电流，以得到的相应的IVY和IVD，并采集阀组高、低侧出口电流IDCP、IDCN，以两者之中的最大值作为ID；
2）根据采集得到的电流信号进行保护判断逻辑，检测是否发生换相失败；
3）若检测到任一桥换相失败后，则启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数，并在满足条件时输出换相失败保护动作信号至控制系统；
4）控制系统若检测到本极在运阀组均发出换相失败保护动作信号，闭锁该极；
星侧判据为：ID-IVY>△+K*ID，且ID*K>IVY；
角侧判据为：ID-IVD>△+K*ID，且ID*K>IVD；
△为常数定值，K为比率制动系数；星、角侧任一满足判据时则认为检测到任一桥发生换相失败；
所述步骤1）中的IVY为换流变阀星侧三相电流绝对值之和的一半，IVD为换流变阀角侧三相电流绝对值之和的一半。
2.根据权利要求1所述的双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，所述步骤3）中换相失败计数逻辑为：以任一桥换相失败为0时刻，计数器计1并自保持第一设定时间段T1；计数器计1后T1到
2T1期间若检测任一桥换相失败，则计数器计2并自保持T1；计数器计2后T1到第二设定时间段T2期间再次检测任一桥换相失败，则该阀组保护动作出口。
3.根据权利要求2所述的双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，所述换相失败计数逻辑中在计数器为1后的2T1时刻，计数器清0。
4.根据权利要求2所述的双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，阀组保护动作出口的出口信号脉宽为第二设定时间段T2。
5.根据权利要求2所述的双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，所述步骤4）中的控制系统收到换相失败保护动作信号后，两极之间相互传送保护动作信号。
6.根据权利要求4所述的双极换相失败保护的实现方法，其特征在于，所述第一设定时间段T1为200ms，第二设定时间段T2为500ms。
一种双极换相失败保护的实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种双极换相失败保护的实现方法，属于特高压直流输电保护技术领域。
背景技术
[0002] 特高压直流换相失败保护是特高压直流输电系统中重要的保护功能，检测交流系统故障或阀控异常等情况引起的换相失败。单桥发生连续换相失败一般是由于触发脉冲出现问题导致的，交流系统故障会导致所有在运阀组的换相失败。原有的换相失败保护针对触发脉冲导致的换相失败配置了单桥换相失败段；针对交流系统故障配置了任一桥换相失败快速段和慢速段，保护逻辑和延时主要考虑与交流系统故障清除的最长时间进行配合。
[0003] 随着直流输电系统传输的功率越来越大，仿真试验结果表明：当发生持续性的换相失败时，造成电网的功率波动过大，可能引起电网失步的严重后果，故交流电网系统对换相失败的承受能力成为换相失败保护动作时间定值的重要外部约束条件。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种双极换相失败保护的实现方法，以在发生双极换相失败时减少交流系统电网的功率波动。
[0005] 本发明为解决上述技术问题提供了一种双极换相失败保护的实现方法，该方法包括以下步骤：
[0006] 1)采集换流变阀星侧和角侧的三相电流，以得到的相应的IVY和IVD，并采集阀组高、低侧出口电流IDCP、IDCN，以两者之中的最大值作为ID；
[0007] 2)根据采集得到的电流信号进行保护判断逻辑，检测是否发生换相失败；
[0008] 3)若检测到任一桥换相失败后，则启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数，并在满足条件时输出换相失败保护动作信号至控制系统；
[0009] 4)控制系统若检测到本极在运阀组均发出换相失败保护动作信号，闭锁该极。
[0010] 所述步骤2)中的保护判断逻辑如下：
[0011] 星侧判据为：ID-IVY＞Δ+K*ID，且ID*K＞IVY；
[0012] 角侧判据为：ID-IVD＞Δ+K*ID，且ID*K＞IVD；
[0013] Δ为常数定值，K为比率制动系数；星、角侧任一满足判据时则认为检测到任一桥发生换相失败。
[0014] 所述步骤1)中的IVY为换流变阀星侧三相电流绝对值之和的一半，IVD为换流变阀角侧三相电流绝对值之和的一半。
[0015] 所述步骤3)中换相失败计数逻辑为：
[0016] 以任一桥换相失败为0时刻，计数器计1并自保持第一设定时间段T1；计数器计1后T1到2T1期间若检测任一桥换相失败，则计数器计2并自保持T1；计数器计2后T1到第二设定时间段T2期间再次检测任一桥换相失败，则该阀组保护动作出口。
[0017] 所述换相失败计数逻辑中在计数器为1后的2T1时刻，计数器清0。
[0018] 所述出口信号脉宽为第二设定时间段T2。
[0019] 所述步骤4)中的控制系统收到换相失败保护动作信号后，两极之间相互传送保护动作信号。
[0020] 所述第一设定时间段T1为200ms，第一设定时间段T2为500ms。
[0021] 本发明的有益效果是:本发明首先采集换流变阀星侧和角侧的三相电流，以得到的相应的IVY和IVD，并采集阀组高、低侧出口电流IDCP、IDCN，以两者之中的最大值为ID；然后根据所采用的电流信号进行保护判断逻辑，判读是否发生换相失败，并在检测到任一桥换相失败后，启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数；如满足条件，则输出动作信号至控制系统；控制系统若检测到本极动作信号和对极动作信号同时满足，则闭锁该极。本发明所提出的上述方法能够快速、准确地判断故障，实现双极快速闭锁，减少对交流电网系统的功率波动，提高了交流电网系统的安全可靠运行。
附图说明
[0022] 图1是特高压主回路及测点示意图；
[0023] 图2是本发明双极换相失败保护实现方法的逻辑时序示意图；
[0024] 图3是本发明双极换相失败保护实现方法的逻辑框图；
[0025] 图4是本发明双极换相失败保护实现的装置图。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
[0027] 本发明的一种双极换相失败保护的实现方法的实施例
[0028] 本实施例中的双极换相失败保护的实现方法首先采集换流变阀星侧和角侧的三相电流，以得到的相应的IVY和IVD，并采集阀组高、低侧出口电流IDCP、IDCN，以两者之中的最大值为ID；然后根据所采用的电流信号进行保护判断逻辑，判读是否发生换相失败，并在检测到任一桥换相失败后，启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数；如满足条件，则输出动作信号至控制系统；控制系统若检测到本极动作信号和对极动作信号同时满足，则闭锁该极。该方法的具体实施过程如下：
[0029] 1.阀组保护采集换流变阀星侧三相电流，取其绝对值之和除以2得到IVY；采集换流变阀角侧三相电流，取其绝对值之和除以2得到IVD；采集阀组高、低侧出口电流，求两者的最大值为ID。本实施例中特高压主回路及测点示意图如图1所示。
[0030] 2.阀组根据采集到的上述电流信号进行保护判断逻辑，判断是否有任一桥发生换相失败。其采用的保护判断逻辑为：
[0031] 星侧判据为：ID-IVY＞Δ+K*ID，且ID*K＞IVY；
[0032] 角侧判据为：ID-IVD＞Δ+K*ID，且ID*K＞IVD；
[0033] Δ为常数定值，K为比率制动系数；星、角侧任一满足判据时则认为检测到任一桥发生换相失败。
[0034] 3.若检测到任一桥换相失败后，如总功率值满足大于一定值，则启动任一桥换相失败计数逻辑，即在有效时间窗口内是否发生相应的换相失败次数，如满足条件，则输出动作信号至控制系统。
[0035] 如图2和图3所示，本实施例中换相失败计数逻辑指的是：一旦检测到任一桥换相失败(0时刻)，计数器计1并自保持200ms，计数器计1后200ms到400ms期间检测到任一桥换相失败，计数器计2并自保护200ms；计数器计2后200ms到500ms期间再次检测到任一桥换相失败，阀组保护动作出口，出口信号脉宽为500ms。其中计数器为1后的400ms时刻，计数器清零。
[0036] 4.极控检测本级在运阀组均发出换相失败保护动作信号，控制系统收到保护动作信号后，两极之间相互传送保护动作信号，控制系统检测到本极动作信号和对极动作信号同时满足，闭锁该极。信号传输及逻辑最终实现如图4所示的相关装置。
[0037] 基于电网安全运行角度考虑，本发明所提出的双极换相失败保护的实现方法包括模拟信号的采集、保护判据及对应的保护动作策略。本发明所提出的方法能够快速、准确地判断故障，实现双极快速闭锁，减少对交流电网系统的功率波动，提高了交流电网系统的安全可靠运行。
