趙森林， 盧亞軍， 呂鵬飛， 阮思燁， 張建鋒， 劉 凱， 馮 宇

(1. 南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102；2. 國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；3. 國(guó)家電力調(diào)度通信中心，北京100031；4. 中國(guó)電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430074)

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特高壓直流保護(hù)動(dòng)作策略優(yōu)化

趙森林1， 盧亞軍2， 呂鵬飛3， 阮思燁3， 張建鋒1， 劉 凱1， 馮 宇4

(1. 南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102；2. 國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；3. 國(guó)家電力調(diào)度通信中心，北京100031；4. 中國(guó)電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430074)

特高壓直流輸送容量大，一極停運(yùn)對(duì)兩端交流系統(tǒng)的沖擊很大, 且導(dǎo)致單極大地回線運(yùn)行，很大的入地直流電流對(duì)交流系統(tǒng)及附近的金屬件產(chǎn)生不利影響，尤其對(duì)在運(yùn)的換流變以及換流站近端的變壓器產(chǎn)生直流偏磁，威脅換流變及變壓器的安全運(yùn)行。文中對(duì)特高壓直流保護(hù)中的換流器差動(dòng)保護(hù)、接地極線過(guò)負(fù)荷保護(hù)、接地極線不平衡保護(hù)以及線路重啟邏輯的動(dòng)作策略進(jìn)行了優(yōu)化，可大大縮短上述保護(hù)動(dòng)作一極閉鎖后單極大地回線運(yùn)行的時(shí)間，減少流入大地的直流電流對(duì)交流系統(tǒng)、金屬件、換流變及變壓器的影響；并針對(duì)接地極引線增加了接地極線差動(dòng)保護(hù)和接地極線差動(dòng)監(jiān)視報(bào)警功能，提高了接地極線的保護(hù)水平。文中的策略已應(yīng)用于哈鄭、靈紹直流工程, 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好。

特高壓直流輸電；保護(hù)優(yōu)化；重啟邏輯；接地極線保護(hù)

0 引言

特高壓直流輸電技術(shù)是支撐國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要技術(shù)，在國(guó)務(wù)院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《政府工作報(bào)告》中都強(qiáng)調(diào)，增加清潔能源供應(yīng)，節(jié)能減排、環(huán)境治理，通過(guò)跨區(qū)送電，優(yōu)化能源配置。目前，已經(jīng)建成6條特高壓直流輸電通道，承擔(dān)西北風(fēng)電、西南水電的集中送出任務(wù)，在緩解東部地區(qū)用電缺口的同時(shí)，減輕環(huán)境污染壓力。未來(lái)五年，還有超過(guò)8條輸電線路將建成投運(yùn)。目前特高壓直流工程容量也越來(lái)越大，向上特高壓直流工程容量為6400 MW，錦蘇特高壓直流工程容量為7200 MW，哈鄭、溪浙特高壓直流工程容量為8000 MW，錫盟—泰州、上海廟—臨沂特高壓直流工程容量為10 000 MW，當(dāng)直流滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某一極故障導(dǎo)致直流保護(hù)動(dòng)作停極，將會(huì)損失約一半的功率，對(duì)兩端交流系統(tǒng)的擾動(dòng)較大；且在一極閉鎖后直流系統(tǒng)將會(huì)單極大地回線運(yùn)行，非常大的直流電流使換流站附近大地形成較大電位差，將對(duì)交流系統(tǒng)、地下金屬件等產(chǎn)生不利影響；也可能對(duì)在運(yùn)換流變以及附近的變壓器產(chǎn)生直流偏磁，威脅換流變或變壓器的安全運(yùn)行[1-9]。因此對(duì)特高壓直流輸電的可靠性和安全性提出了更高要求。

本文對(duì)特高壓直流工程的換流器差動(dòng)保護(hù)、接地極過(guò)負(fù)荷保護(hù)、接地極不平衡保護(hù)[10-12]和線路保護(hù)重啟邏輯策略進(jìn)行了優(yōu)化，大大縮短了上述保護(hù)動(dòng)作后一極閉鎖后單極大地回線運(yùn)行的時(shí)間，減少了流入大地的直流電流對(duì)交流系統(tǒng)、金屬件、換流變及變壓器的影響，增加了換流器個(gè)數(shù)的可用率。另外，對(duì)接地極線增加接地極線差動(dòng)保護(hù)和接地極線差動(dòng)監(jiān)視報(bào)警功能，提高接地極線的保護(hù)水平，提高特高壓直流輸電系統(tǒng)的可靠性和可用率。

1 換流器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作策略優(yōu)化

從目前特高壓運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，直流側(cè)高壓穿墻套管是運(yùn)行設(shè)備中一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，2015年1月25日國(guó)內(nèi)某特高壓換流站由于套管故障導(dǎo)致極母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作停極。

早期特高壓直流工程TA配置如圖1所示，高壓側(cè)穿墻套管在極母線差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，若將閥廳內(nèi)TA外移，則穿墻套管故障可以作為換流器區(qū)域故障，可以通過(guò)優(yōu)化換流器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作策略，并和極差動(dòng)保護(hù)(換流器差動(dòng)保護(hù)后備保護(hù))配合，使健全換流器能夠繼續(xù)運(yùn)行。

圖1 特高壓直流工程測(cè)點(diǎn)配置圖Fig.1 Measurement configuration of UHVDC

1.1 特高壓直流工程換流器差動(dòng)保護(hù)原理

(1) 高壓換流器保護(hù)原理，即：

|IDC1P-IDC1N|>max(I_set,k_set*

|IDC1P+IDC1N|)

(1)

式(1)中:IDC1P為高壓換流器高壓側(cè)直流電流;IDC1N為高壓換流器低壓側(cè)直流電流。

(2) 低壓換流器保護(hù)原理，即:

|IDC2P-IDC2N|>max(I_set,k_set*

|IDC2P+IDC2N|)

(2)

式(2)中：IDC2P為高低壓換流器高壓側(cè)直流電流；IDC2N為低壓換流器低壓側(cè)直流電流。

(3) 換流器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果為閉鎖極，跳高低壓換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)。極差動(dòng)保護(hù)原理為：

|IDL-IDNE±IAN±ICN|>

max(I_set,k_set*|IDL+IDNE|)

(3)

圖2 特高壓直流工程開(kāi)關(guān)刀閘示意圖Fig.2 Breaker and switch configuration of UHVDC

式(3)中：IDL為直流線路電流；IDNE為中性母線靠近接地極側(cè)直流電流；IAN為中性母線避雷器電流；ICN為中性母線沖擊電容器電流。

極差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果為閉鎖極，跳高低壓換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)。早期特高壓工程套管故障以后，運(yùn)行人員向運(yùn)維管理部門(mén)、調(diào)度部門(mén)進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)檢查以后，調(diào)度部門(mén)再下令起動(dòng)健全換流器或者轉(zhuǎn)金屬回線運(yùn)行方式，耗時(shí)較長(zhǎng)。

為了提高換流器可用率，加快系統(tǒng)恢復(fù)速度，可以將換流器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作結(jié)果優(yōu)化：換流器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后執(zhí)行極閉鎖、換流器隔離、極隔離、跳故障換流器換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)；待故障換流器完成隔離后，健全換流器自動(dòng)投入運(yùn)行。健全換流器自動(dòng)投運(yùn)后，直流系統(tǒng)總功率保持閉鎖后的功率不變。該種方案的優(yōu)點(diǎn)是使接地極流過(guò)大電流的時(shí)間盡量縮短，對(duì)換流變及換流站附近的變壓器產(chǎn)生的直流偏磁影響較小，且可用換流器個(gè)數(shù)比優(yōu)化前多一個(gè)，提高了設(shè)備可用率。

由于極差動(dòng)保護(hù)為整個(gè)直流場(chǎng)區(qū)及換流器區(qū)接地故障的后備保護(hù)，換流器區(qū)接地故障也在極差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作范圍內(nèi)，因此優(yōu)化換流器差動(dòng)保護(hù)需考慮極差動(dòng)保護(hù)影響。

1.2 改進(jìn)點(diǎn)

(1) 取消了換流器差動(dòng)保護(hù)跳非故障換流器換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)的動(dòng)作后果，極差動(dòng)保護(hù)拆分成有換流器差動(dòng)動(dòng)作和無(wú)換流器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其中有換流器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作下的極差動(dòng)保護(hù)取消跳高低壓換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)的動(dòng)作后果。

(2) 自動(dòng)恢復(fù)起極后，到雙極電流平衡運(yùn)行，需要極平衡過(guò)程，和通常極平衡過(guò)程(速率375 MW/min)不同，為了盡快完成該過(guò)程，速率增大到1 000 000 MW/Min，過(guò)程大概需1 s；

(3) 若極隔離過(guò)程中中性母線開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)動(dòng)作，則閉鎖健全換流器自動(dòng)恢復(fù)邏輯。

以國(guó)內(nèi)某特高壓為例，說(shuō)明套管故障后的動(dòng)作策略，2站的開(kāi)關(guān)刀閘示意圖如圖2所示。

套管故障動(dòng)作以后自動(dòng)恢復(fù)健全換流器的操作流程如圖3所示。

圖3 自動(dòng)恢復(fù)健全換流器操作流程圖Fig.3 Flowchart of auto deblocking healthy converter

在國(guó)內(nèi)某特高壓工程實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中模擬高壓換流器穿墻套管故障，故障前極1、極2均為雙極功率全壓運(yùn)行，運(yùn)行功率8000 MW。在RTDS上模擬站1高壓側(cè)套管故障100 ms。

1.3 動(dòng)作結(jié)果

站1高壓換流器差動(dòng)保護(hù)II段動(dòng)作后，閉鎖極1，跳開(kāi)站1高壓換流器換流變進(jìn)線開(kāi)關(guān)，站1依次進(jìn)行極隔離，隔離高壓換流器，連接低壓換流器(閉鎖過(guò)程中可能會(huì)合旁通開(kāi)關(guān)，連接換流器操作主要拉開(kāi)旁通開(kāi)關(guān))，極連接；站2無(wú)需進(jìn)行極隔離，站2依次隔離高端換流器，連接低端換流器，兩站滿足準(zhǔn)備運(yùn)行(簡(jiǎn)稱RFO)后，極1低壓換流器自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，恢復(fù)后極1單換流器運(yùn)行于雙極功率控制模式，極2正常運(yùn)行于雙極功率控制模式，總功率水平維持極1閉鎖后的雙極總功率不變，極1、極2雙極電流平衡。主要?jiǎng)幼鬟^(guò)程如圖4所示。故障前的運(yùn)行狀態(tài)如圖5所示。

圖4 套管故障控制保護(hù)動(dòng)作過(guò)程Fig.4 Operation of control and protection after bush fault

圖5 故障前站1運(yùn)行狀態(tài)Fig.5 Operation status of station 1 before fault

極1閉鎖后的RFO運(yùn)行狀態(tài)如圖6所示，高壓換流器進(jìn)行隔離，低壓換流器不進(jìn)行隔離，處于換流器連接狀態(tài)。低壓換流器自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行后運(yùn)行狀態(tài)如圖7所示。

圖6 P1閉鎖后站1運(yùn)行狀態(tài)Fig.6 Operation status of station 1 after P1 blocked

通過(guò)對(duì)非故障換流器的自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，使流過(guò)接地極線電流降至最小，并且在運(yùn)換流器比優(yōu)化前多，提高了設(shè)備可用率。

2 接地極線保護(hù)優(yōu)化

2015年7月13日某特高壓工程穿墻套管故障閉鎖時(shí)由于中性線電壓波動(dòng)較高，導(dǎo)致接地極線絕緣擊穿從而發(fā)生接地極引線接地故障，由于故障電流較大，導(dǎo)致部分接地極線被燒壞，接地極區(qū)故障示意圖如圖8所示。

目前接地極線區(qū)保護(hù)配置了接地極線過(guò)負(fù)荷和接地接線路不平衡保護(hù)。

(1) 接地極線過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理，即：

|IDEL1|>I_setor |IDEL2|>I_set

(4)

式(4)中：IDEL1為接地極線1靠近站內(nèi)直流電流；IDEL2為接地極線2靠近站內(nèi)直流電流。

系統(tǒng)雙極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行極平衡，單極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行功率回降, 目前該工程的動(dòng)作定值為0.75 p.u.，動(dòng)作時(shí)間為120 s。

(2) 接地極線不平衡保護(hù)，即：

|IDEL1-IDEL2|>I_set

(5)

延時(shí)1 s動(dòng)作報(bào)警。通過(guò)分析事件記錄，可以得到接地極線過(guò)流情況，如圖9所示。

圖9 直流接地極線路故障時(shí)接地線過(guò)流情況Fig.9 Electrode line overload after grounding fault

目前接地極線過(guò)負(fù)荷保護(hù)沒(méi)有展寬，由于中間保護(hù)返回，保護(hù)重新計(jì)時(shí)導(dǎo)致接地極線過(guò)負(fù)荷保護(hù)未動(dòng)作。

(3) 針對(duì)上述情況，可將接地極線過(guò)負(fù)荷保護(hù)中增加展寬時(shí)間，且約為動(dòng)作時(shí)間的2%，并適當(dāng)縮短定值，上述接地極線過(guò)負(fù)荷可動(dòng)作。動(dòng)作后直流系統(tǒng)將進(jìn)行功率回降，接地極線將不會(huì)被燒壞，但接地故障不會(huì)消除。此時(shí)不平衡保護(hù)也只是報(bào)警，不能消除故障。因此需對(duì)接地極線不平衡保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)單根接地極線路發(fā)生接地短路、不能熄弧的故障，增加保護(hù)動(dòng)作段，保護(hù)動(dòng)作判據(jù)建議：

|IDEL1-IDEL2|>I_set1&|IDEL1|>

I_set2&|IDEL2|>I_set2

(6)

3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)保護(hù)出口，后2個(gè)條件的判據(jù)是為了排除接地極引線斷線的可能。保護(hù)動(dòng)作結(jié)果為單極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行移相重啟，使故障點(diǎn)熄弧，重啟后仍滿足上述判據(jù)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)換成金屬回線運(yùn)行；雙極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行極平衡，故障點(diǎn)就無(wú)電流，系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。

(4) 為了避免產(chǎn)生中間狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)轉(zhuǎn)金屬回線開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)如未完成則整個(gè)工程自動(dòng)停運(yùn)。但在某些情況下，譬如兩根接地極線在同一地點(diǎn)同時(shí)接地故障，此時(shí)不平衡保護(hù)將不會(huì)動(dòng)作。為了更好的保護(hù)接地極線，可以在接地極址側(cè)增加TA(IDEE1，IDEE2)，IDEE1為接地極線1靠近接地極址直流電流，IDEE2為接地極線2靠近接地極址直流電流，與換流站內(nèi)的TA作差，配置接地極線差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)TA配置圖如圖10所示。

圖10 增加接地極側(cè)測(cè)點(diǎn)配置圖Fig.10 Configuration of adding electrode side measurement

保護(hù)原理為：

(7)

動(dòng)作結(jié)果為單極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行移相重啟，重啟不成功閉鎖；雙極運(yùn)行時(shí)執(zhí)行極平衡。目前國(guó)內(nèi)哈鄭特高壓工程的定值I_set為100 A，k取值0.1，單極移相重啟時(shí)間取值5 s，重啟不成功1 s后閉鎖；雙極極平衡時(shí)間為1.5 s。

圖11為哈鄭工程單極最小功率接地極線末端故障(距離站內(nèi)99%)波形圖。從圖11可以看到，即使在線路末端，差流明顯，保護(hù)正確動(dòng)作。

圖11 接地極線末端故障波形圖Fig.11 Wave of fault at the end of electrode line 1

另外，接地極線還配置了接地極線阻抗監(jiān)視[13，14]，當(dāng)系統(tǒng)雙極平衡運(yùn)行時(shí)，接地極線故障主要靠接地極線阻抗監(jiān)視報(bào)警，但目前在運(yùn)工程阻抗監(jiān)視經(jīng)常誤報(bào)警，給運(yùn)維帶來(lái)不便。因此，可以通過(guò)增加接地極線差動(dòng)監(jiān)視報(bào)警來(lái)監(jiān)視雙極平衡運(yùn)行時(shí)的接地故障。

(5) 該策略要求兩端TA測(cè)量精度較高，目前特高壓站IDEL1，IDEL2都配置了大小量程的TA，小量程的TA額定值為50 A，測(cè)量精度為0.2%，因此建議IDEE1，IDEE2亦配置大小量程的TA，精度與IDEL1，IDEL2保持一致。大量程用于接地極線差動(dòng)保護(hù)，小量程用于接地極線差動(dòng)監(jiān)視報(bào)警。報(bào)警的原理為：

(8)

I_set推薦取值2 A，延時(shí)5 s報(bào)警，為了防止上述監(jiān)視誤報(bào)警，當(dāng)|IDEL1|>50 A或|IDEL2|>50 A閉鎖上述報(bào)警功能。而當(dāng)雙極平衡運(yùn)行時(shí)，理論上接地極線電流為0，即使有故障接地極線差動(dòng)報(bào)警也不起作用。為了能讓接地極線差動(dòng)報(bào)警監(jiān)視功能起作用，可以在兩極的電流控制器中定時(shí)疊加一個(gè)±5 A的附加量，總功率保持不變，持續(xù)時(shí)間10 s，可以自動(dòng)觸發(fā)，每天一次，也可以由運(yùn)行人員手動(dòng)觸發(fā)，這樣接地極線將流過(guò)10 A電流?？梢越Y(jié)合接地極阻抗監(jiān)視，就可以準(zhǔn)確地判斷接地極線是否存在故障。

圖12為哈鄭直流P1電流510 A，P2電流500 A雙極運(yùn)行工況下接地極引線1末端接地(距離站內(nèi)99%)故障波形圖。由圖12可以看出，差流超過(guò)2 A，保護(hù)能夠正確報(bào)警。

圖12 雙極運(yùn)行時(shí)接地極線末端故障波形圖Fig.12 Wave of fault at the end of electrode line 1 in bipolar operation

3 線路重啟策略優(yōu)化

直流線路保護(hù)動(dòng)作一般會(huì)啟動(dòng)直流線路故障重啟功能，用于直流架空輸電線路瞬時(shí)性故障后迅速清除故障恢復(fù)送電，最大限度確保直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行[15-18]。目前特高壓工程線路故障時(shí)重啟策略采用2次原壓重啟、一次降壓重啟，降壓重啟不成功后跳閘。

為了避免線路故障停極后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)單極運(yùn)行，線路保護(hù)在重啟邏輯跳閘以后可以進(jìn)行優(yōu)化，重啟邏輯跳閘動(dòng)作后不跳高低壓換流變進(jìn)行開(kāi)關(guān)，進(jìn)行極隔離，自動(dòng)恢復(fù)高壓換流器，此時(shí)雙極運(yùn)行的總功率與單極閉鎖的后總功率不變，增加雙極運(yùn)行的概率，減少了單極大的運(yùn)行時(shí)間，增加了換流器運(yùn)行的數(shù)量，提高了設(shè)備的可用率。對(duì)于分層接入的特高壓直流工程，需要恢復(fù)的換流器根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行選擇。

線路故障自動(dòng)重啟邏輯過(guò)程如圖13所示，其重啟過(guò)程與換流器差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)恢復(fù)非故障換流器類似，操作過(guò)程基本一致，與其不同的是線路故障需要兩站都進(jìn)行極隔離，防止閉鎖時(shí)由于兩站合上旁通開(kāi)關(guān)導(dǎo)致故障點(diǎn)無(wú)法熄弧的，影響單換流器自動(dòng)重啟。

圖13 線路故障重啟邏輯流程圖Fig.13 Flow chart of restart logic after line fault

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)換流器差動(dòng)保護(hù)和線路重啟策略優(yōu)化，大大縮短了單極大地的運(yùn)行時(shí)間，降低了其他換流變及換流站周邊變壓器遭受直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)，提高了換流器的可用率，提高直流系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)優(yōu)化接地極線過(guò)負(fù)荷和不平衡保護(hù)，并增加接地接線差動(dòng)保護(hù)和報(bào)警監(jiān)視功能，大大提高了接地極引線的保護(hù)水平，為特高壓穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了重要保障。目前特高壓直流保護(hù)優(yōu)化策略已在哈鄭、靈紹、酒湖特高壓直流中應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果較好，為后續(xù)特高壓直流建設(shè)提供了有益的參考和借鑒價(jià)值。

[1] 肖 華. 特高壓直流輸電引起的變壓器直流偏磁問(wèn)題的研究[D]. 成都:西南交通大學(xué)，2010. XIAO Hua. Research on transformer DC bias caused by UHVDC transmission[D]. Chengdu:Southeast Jiaotong University，2010.

[2] 王 建，陳文濤，李曉光，等. 哈密電網(wǎng)變壓器直流偏磁實(shí)測(cè)分析[J]. 電力建設(shè)，2015，36(2)：80-85. WANG Jian，CHEN Wentao，LI Xiaoguang，et al. Measurement research on transformer DC magnetic bias in hami power grid[J]. Electric Power Construction，2015，36(2)：80-85.

[3] 黃道春，魏遠(yuǎn)航，鐘連宏，等. 我國(guó)發(fā)展特高壓直流中一些問(wèn)題的探討[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2007, 31(8):6-10. HUANG Daochun，WEI Yuanhang，ZHONG Lianhong，et al. Discussion on several problems of developing UHVDC transmission in China [J]. Power System Technology, 2007, 31(8):6-10.

[4] 李新年，蔣衛(wèi)平，李 濤. 交直流線路同塔輸電對(duì)換流變直流偏磁的影響[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011, 35(11):87-91. LI Xinnian，JIANG Weiping，LI Tao. Influence of same-tower AC/DC hybrid transmission lines on DC bias of converter transformer [J]. Automation of Electric Power System, 2011, 35(11):87-91.

[5] 蒯狄正，萬(wàn) 達(dá)，鄒 云. 直流輸電地中電流對(duì)電網(wǎng)設(shè)備影響的分析與處理[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005, 29(2):81-82. KUAI Dizheng，WANG Da，ZOU Yun. Analysis and handling of impact of feomagnetically induced current upon electric network equipment in DC transmis-sion[J]. Automation of Electric Power System, 2005, 29(2):81-82.

[6] 李長(zhǎng)益. 直流單極運(yùn)行對(duì)交流變壓器的影響[J]. 華東電力，2005, 33(1):36-39. LI Changyi. Effect of DC monopolar operation on ac transformers[J]. East China Electric Power, 2005, 33(1):36-39.

[7] 王明新，張 強(qiáng). 直流輸電系統(tǒng)接地極電流對(duì)交流電網(wǎng)的影響分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2005, 29(3):9-14. WANG Mingxin，ZHANG Qiang. Anyalysis on influ-ence of ground electrode current in hvdc on ac power network [J]. Power System Technology, 2005, 29(3):9-14.

[8] 吳 鵬，田 猛，陸云才,等. 錦—蘇特高壓直流對(duì)江蘇電網(wǎng)直流偏磁的影響[J]. 江蘇電機(jī)工程，2014，33(1)：5-7. WU Peng，TIAN Meng，LU Yuncai，et al. Impacts of Jin-Su HVDC project on transformer DC magnetic bias in Jiangsu power grid[J]. Jiangsu Electrical Engineering, 2014，33(1)：5-7.

[9] 文繼鋒，張曉宇，程 驍,等. 換流變壓器直流偏磁與飽和保護(hù)[J]. 江蘇電機(jī)工程，2013，32(2)：28-30. WEN Jifeng, ZHANG Xiaoyu, CHEN Xiao, et al. DC bias and saturation protection of protection of converter transformer [J]. Jiangsu Electrical Engineering, 2013，32(2)：28-30.

[10] 陶 瑜. 直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)分析及應(yīng)用[M]. 北京:中國(guó)電力出版社，2015:242-260. TAO Yu. Analysis and application of HVDCcontrol and protection system[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2015:242-260.

[11] 石 巖，韓 偉，張 民，等. 特高壓直流輸電工程控制保護(hù)系統(tǒng)的初步方案[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(2)：11-15. SHI Yan，HAN Wei，ZHANG Min，et al. A preliminary scheme for control and protection system of UHVDC project[J]. Power System Technology，2007，31(2)：11-15.

[12] 張 民，石 巖，韓 偉. 特高壓直流保護(hù)動(dòng)作策略的研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2007, 31(10)：10-16. ZHANG Min，SHI Yan，HAN Wei. Research on action strategy of UHVDC project[J]. Power System Technology，2007, 31(10)：10-16.

[13] 王 磊. PEMO2000接地極線檢測(cè)特性分析[J]. 電力建設(shè)，2008，29(8)：41-43. WANG Lei. Analysis of ground wire monitoring characteristics of PEM2000[J]. Electric Power Construction，2008，29(8)：41-43.

[14] 騰予非，王 魚(yú)，焦在濱, 等. 特高壓直流輸電系統(tǒng)接地極引線阻抗監(jiān)視策略[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016, 31(11)：157-163. TENG Yufei，WANG Yu，JIAO Zaibin，et al. Impedance monitoring scheme for ground electrode line of ultra high voltage DC transmission system[J]. Transaction of China Electrotechnical Society， 2016, 31(11)：157-163.

[15] 趙畹君. 高壓直流輸電工程技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2004:143-144. ZHAO Wan Jun. HVDC transmission engineering technology[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2004:143-144.

[16] 浙江大學(xué)發(fā)電教研組. 直流輸電[M]. 2版. 北京：水利電力出版社，1985: 208. Power generation teaching and research group of Zhejiang University. DC transmission(second edition)[M]. Beijing:Water Resources and Electric Power Press, 1985:208.

[17] 王海軍，呂鵬飛，曾南超,等. 貴廣直流輸電工程直流線路故障重啟動(dòng)功能研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2006, 30(23)：32-35. WANG Haijun，LYU Pengfei，ZENG Nanchao，et al.Research on DC line fault recovery sequence of Guizhou-Guangzhou HVDC project[J]. Power System Technology, 2006, 30(23)：32-35.

[18] 周紅陽(yáng)，劉映尚，余 江, 等. 直流輸電系統(tǒng)再啟動(dòng)功能改進(jìn)措施[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32(19)：104-107. ZHOU Hongyang，LIU Yingshang，YU Jiang，et al.Analysis and improvement of force retard function of HVDC transmission systems[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008，32(19)：104-107.

(編輯 徐林菊)

Optimization of UHVDC Protection Action Strategy

ZHAO Senlin1，LU Yajun2， LYU Pengfei3，RUAN Siye3，ZHANG Jianfeng1，LIU Kai1，F(xiàn)ENG Yu4

(1. Nanjing Nari-relays Electric Co., Ltd, Nanjing 211102，China; 2. State Power Economic Research Institute，Beijing 102209，China; 3. National Power Dispatching & Communication Center，Beijing 100031，China;4. China Electric Power Research Institute, Wuhan 430074，China)

UHVDC transmission capacity is large, there will be a great impact on both sides of connecting ac system while one pole is outage，leading another pole in monopolar ground circuit operation mode. At this time the high amplitude dc current flowing into ground will have negative effects on the AC system and the metal parts nearby, producing DC magnetic biasing in converter transformers in operation and transformers nearby, threatening the safety operation of converter transformers and other transformers. Optimizations of the protection strategy in UHVDC including the converter differential protection，the grounding electrode line overload protection, the grounding electrode line unbalance protection and line fault restart logic is described in this paper, extremely shortening the operation time of the monopolar ground circuit operation mode after action of above protections, reducing influence of DC current flowing into the earth on the AC system，metal parts, converter transformers and other transformers. In order to improve the electrode line protection level, the grounding electrode line differential protection and supervision are added. These strategies have been applied in Hami-Zhengzhou UHVDC project and Linzhou-Shaoxin UHVDC project, the result of field test is effective and good.

UHVDC; protection optimization; restart logic; grounding electrode line protection

2017-01-31；

2017-03-08

TM723

A

2096-3203(2017)04-0143-07

趙森林

趙森林(1981—)，男，安徽桐城人，工程師，研究方向?yàn)橹绷骺刂票Ｗo(hù)開(kāi)發(fā)與研究(E-mail：zhaosl@nrec.com)；

盧亞軍(1982—)，男，河南虞城人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樘馗邏褐绷鞒商自O(shè)計(jì)及仿真分析(E-mail：luyajun@chinasperi.sgcc.com.cn)；

呂鵬飛(1979—)，男，山東煙臺(tái)人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)管理(E-mail：lv_pengfei@sgcc.com.cn);

阮思燁(1992—)，男，福建寧德人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)管理(E-mail：ruansiye@sgcc.com.cn);

張建鋒(1977—)，男，江蘇洪澤人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橹绷骺刂票Ｗo(hù)(E-mail：zhangjf@nrec.com);

劉 凱(1986—)，男，江蘇宿遷人，工程師，研究方向?yàn)樘馗邏褐绷骺刂票Ｗo(hù)技術(shù)(E-mail：liukai@nrec.com.cn);

馮 宇(1978—)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ジ信c電能質(zhì)量(E-mail：fengyu@epri.sgcc.com.cn)。