南京UPFC工程电网交流保护与UPFC保护试题.docxVIP

南京UPFC工程 电网交流保护与UPFC保护分析 一、南京UPFC工程简介 南京主城西环网供电的主要输电通道存在较严重的潮流分布不均情况，其中500kV龙王山变向西环网的220kV输电通道潮流偏重，尤其是西环网内220kV晓庄南送下关、中央门断面潮流过重情况尤为突出，而500kV东善桥变向西环网的220kV输电通道潮流较轻。经过前期的研究，本工程在铁北—晓庄220kV双回线路上安装一套UPFC，以解决南京电网存在的南北通道潮流分配不均、晓庄下送断面潮流过重的问题，设备安装地点为铁北变电站。 UPFC 方案原理如图1所示，三个换流器均通过隔离刀闸连接至串联变压器，再通过两个串联变压器分别接入铁北—晓庄220kV双回线路?三个换流器均通过隔离刀闸连接至一个起动电阻，再通过两个并联侧变压器分别接入站内35kV母线的两个分段，三个换流器采用背靠背的连接方式，三个换流器连接至直流公共母线上，将三个换流器和直流场一起安装在一个阀厅里? 图1 UPFC主回路拓扑方案示意图 考虑到统一潮流控制器接入后与交流系统的交互影响，以及UPFC控制保护的性能，UPFC的相关参数如表1所示。 表1 UPFC主要技术参数 主要技术参数 串联侧 并联侧 换流器容量（MVA） 2×60 60 变压器容量（MVA） 2×70 2×60 变压器变比（kV） 26.5/20.8 35/20.8 直流侧额定容量（MW） 40 40 直流侧额定电压（kV） ±20 ±20 二、UPFC保护配置及原理 UPFC保护的目的是防止危害UPFC系统和设备的过电压、过应力，以及接地、断线、开关失灵等故障。在故障情况下，尽可能的通过改变控制策略或者移除最少的故障元件，使得故障对于系统和设备的影响最小。保护系统应进行三取二配置，防止单个保护系统误动作停运整个系统、以及在单个保护系统失效的情况下故障不能切除。 2.1 保护分区及配置 并联侧和串联侧保护分区及配置分别如图2和图3所示。 图2 并联侧保护分区及配置 图3 串联侧保护分区及配置 2.2 并联侧交流保护 并联侧所有交流系统的保护功能及原理如表2所示。 表2 交流侧交流保护 保护名称 保护功能 保护判据 保护动作结果 后备保护 短引线差动保护 换流变至转换刀闸段引线接地故障 |Ivt-Ivs|Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 交流过压保护 防止并联侧交流系统故障对直流设备造成影响 |Us|Δ 切换控制系统；闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 / 交流欠压保护 防止并联侧交流系统故障对直流设备造成影响 |Us|Δ 切换控制系统；闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 / 零序过流保护 并联变压器阀至换流器间的不对称故障 |Itz|Δ，t40ms 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 2.3 串联侧交流保护 串联侧所有交流系统的保护功能及原理如表3所示。 表3 交流侧交流保护 保护名称 保护功能 保护判据 保护动作结果 后备保护 短引线差动保护 换流变至转换刀闸段引线接地故障 |Ivt-Ivs|Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 交流零序电流保护 防止串联变压器阀至换流器间系统故障对直流设备造成影响 |Itz|Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 交流线路过压保护 防止220kV 交流线路故障对直流设备造成影响 |ULout|Δ 切换控制系统；闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 / 交流线路欠压保护 防止220kV 交流线路故障对直流设备造成影响 |ULout|Δ 切换控制系统；闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 / 串联变压器平衡绕组过流保护 换流阀及直流接地短路故障 |Itp|Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 TBS 避雷器能量过大保护 防止 TBS 避雷器因累积的能量过大而击穿 ∫(ImovUv)Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触发TBS，合串联侧旁路开关，启失灵。 阀侧过流保护 2.4 换流器保护（三个换流器） 换流器保护功能及原理如表4所示。 表4 交流侧交流保护 保护名称 保护功能 保护判据 保护动作结果 后备保护 交流连接母线差动 转换刀闸至换流阀之间的交流连接母线接地故障 |Ivs-Ivc|Δ 闭锁换流阀，跳交流侧进线开关、并锁定，触