1、直流保護原理及運行維護要求 二 直流保護原理 目 錄 三 直流保護運維要求 一 直流保護的概述 直流保護概述 l直流保護的任務是發現故障并盡量減小故障的的繼續發展，保護系 統應該保證在直流系統正常運行時或者故障在保護區外不誤動； l保護系統獨立并采用冗余配置，對直流系統提供不間斷的保護，一 旦發生故障，能夠保證系統安全的退出運行 l直流保護的功能配置保證沒有保護死區 直流保護概述-配置原則 l保護主機和控制主機相互獨立，均有自己獨立的I/O。 l每一套保護相對獨立，每套保護系統單一原件的損壞不會導致本套保護 的誤動。 l直流極保護采用三取二冗余方式，即防止拒動，又可以防止誤動。直流 濾波器保護

2、采用完全雙重化冗余方式，每一套保護均采用“啟動+動作” 方式實現。任意一重保護因故障、檢修或者其它原因而完全退出時，不影 響其它保護，對整個系統運行沒有影響。 直流保護概述-配置原則 直流極保護三取二屏柜配置 直流保護概述-配置原則 直流濾波器保護完全雙重化屏柜配置 直流保護概述-保護分區 保護分區 區域區域1換流器保護區換流器保護區 區域2直流極母線保護區 區域3中性母線保護區 區域4直流線路保護區 區域5雙極中性線和接地極線路保護區 區域6直流濾波器保護區 直流保護概述-保護分區 直流保護概述-保護測點 二 直流保護原理 目 錄 三 直流保護運維要求 一 直流保護的概述 保護原理介紹 換流

3、器保護配置圖 保護原理介紹 換流器保護區 87CSY/87CSD閥短路保護閥短路保護 50C/51C換流器過流保護 87CBY/87CBD換流器交流差動保護 87CG換流器交流差動保護 59/37DC直流過壓/換流器開路保護 59ACVW換流器零序過壓保護 59AC交流過壓保護 27AC交流低電壓保護 87CFP換相失敗 保護原理介紹 換流器保護區 50/51CTNY 50/51CTND 換流變中性點直流飽和保護換流變中性點直流飽和保護 87DCM換流器直流差動保護 81DCM_50Hz50Hz保護 81DCM_100Hz100Hz保護 27DC直流低電壓保護 81I/U交直流碰線保護 59/

4、37DC直流過壓/換流器開路保護 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務檢測閥組的橋臂短路故障，閥側相間短路故障檢測閥組的橋臂短路故障，閥側相間短路故障 保護原理保護功能檢測換流變閥側Y繞組和D繞組的電流，直流極母 線以及直流中性線上的電流。在正常運行工況下，差動電 流很小。如果交流側電流明顯高于直流電流，則表明發生 了故障，保護立即動作。 保護判據87CSY: IacY-MIN(IdH、IdN) 87CSD: IacD-MIN(IdH、IdN) 動作出口整流側：跳閘、極隔離、封脈沖 逆變側：跳閘、極隔離、禁止投旁通對 后備保護換流器過流保護（50/51C） 換流器交流差動保護（87CBY/

5、87CBD） 直流低電壓保護（27DC） 通訊失敗不影響 閥短路保護（87CSY/87CSD） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務短路故障短路故障 換流閥持續開通或不開通故障換流閥持續開通或不開通故障 換流器過負荷換流器過負荷 保護原理檢測換流變閥側Y繞組和D繞組的電流，二者中最大值超 過預設值，保護動作 保護判據MAX(IacY、IacD) 動作出口跳閘、極隔離 后備保護該保護已是后備保護 通訊失敗不影響 交直流過流保護（50C/51C） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務某一橋內的換相故障某一橋內的換相故障 某一橋內的觸發故障某一橋內的觸發故障 保護原理保護檢測換流變閥側Y繞組

6、和D繞組的電流，如果Y橋 與D橋之間發生故障，Y繞組電流與D繞組電流不再相 等，二者中最大值分別與Y繞組和D繞組電流作差， 差值超過預設值，保護動作 保護判據MAX(IacY、IacD)-IacY MAX(IacY、IacD)-IacD 動作出口保護I段：跳閘、極隔離 保護II段：短時限切系統、長時限跳閘、極隔離 后備保護50Hz保護（81DC_50Hz） 通訊失敗無影響 橋差保護（87CBY/87CBD） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務逆變站換流器直流側故障導致換流器被旁路逆變站換流器直流側故障導致換流器被旁路 保護原理保護測量換流變閥側Y繞組和D繞組的電流以及換流器高壓側 出口電

7、流IdH和換流閥中性線電流IdN。換相失敗的明顯特征是 交流相電流降低，而直流電流升高。 保護判據MIN(IdH、IdN)-IacY MIN(IdH、IdN)-IacD 動作出口保護I段：跳閘、極隔離 保護II段：短時限切系統，長時限跳閘、極隔離 后備保護直流低電壓保護(27DC) 通訊失敗無影響 組差保護（87CG） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務換流器內部接地故障換流器內部接地故障 保護原理保護檢測換流閥高壓側高壓母線電流IdH和直流中性線電 流IdN，如果換流器內部發生接地故障，二者產生差值， 如果超過預設值，保護動作 保護判據ABS(IdH、IdN) 動作出口保護I段：跳閘、

8、極隔離、逆變側禁止投旁通對 保護II段：跳閘、極隔離 后備保護極差動保護（87DCB） 直流低電壓保護（27DC） 通訊失敗無影響 換流器直流差動保護（87DCM） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務系統開路系統開路 控制故障控制故障 保護原理直流線路斷線故障、控制系統故障會引起過電壓，保護 檢測直流線路電壓和換流器高壓側出口電流，超過預設 值，保護動作 保護判據保護I段：UdL&IdH=0； 保護II、III段：UdL 動作出口跳閘 后備保護無 通訊失敗無影響 直流過壓/換流器開路保護（59/37DC） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務站間通訊故障時，逆變站投旁通對時閉鎖整流站

9、站間通訊故障時，逆變站投旁通對時閉鎖整流站 換流器高壓側對中性線故障或接地換流器高壓側對中性線故障或接地 保護原理保護檢測直流線路UdL，小于預設值，保護動作 保護判據UdL 動作出口保護I段：切系統 保護II段：降電流 保護III段：閉鎖 后備保護該保護已經是后備保護 通訊失敗無影響 50Hz保護（81DC_50Hz） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務交流系統故障交流系統故障、換流器交流側對地故障、換流器交流側對地故障 保護原理從直流電流（IdL）中過濾出二次諧波，如果電流幅值超 過預設參考值，保護啟動 保護判據IdL_100Hz 動作出口閉鎖 后備保護無 通訊失敗無影響 100Hz

10、保護（81DC_100Hz） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務交直流碰線交直流碰線 保護原理檢測直流線路電流和直流線路電壓中的基波分量，超過 預設值，保護動作 保護判據IdL_50Hz&IdL或 IdL_50Hz&UdL_50Hz 動作出口閉鎖 后備保護50Hz保護（81DC_50Hz） 通訊失敗無影響 交直流碰線保護（81I/U） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務閉鎖狀態下換流變二次側繞組接地閉鎖狀態下換流變二次側繞組接地 保護原理檢測換流變Y橋和D橋的閥側電壓，計算矢量和，超過預 設值，保護動作 保護判據UVY_a+UVY_b+UVY_c或 UVD_a+UVD_b+UVD_

11、c 動作出口禁止解鎖 后備保護無 通訊失敗無影響 換流器零序過壓保護（59ACVW） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務切除無功補償裝置后仍不能消除的過電壓切除無功補償裝置后仍不能消除的過電壓 保護原理保護檢測換流變三相進線電壓，取最大值，并處理得到 進行Uac，超過預設值，保護動作 保護判據保護I、II、III段：MAX(Ua、Ub、Uc) 保護IV段：Uac(50Hz) 動作出口跳閘 后備保護無 通訊失敗無影響 交流過壓保護（59AC） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務交流側系統故障的后備保護交流側系統故障的后備保護 保護原理保護檢測換流變三相進線電壓，取最大值，如果該值仍

12、小于預設值，保護動作 保護判據MAX(Ua、Ub、Uc)&k*MAX(IdH、IdN) IacY MAX(IdH、IdN)-IacD&k*MAX(IdH、IdN) IacD 動作出口檢測到換相失敗即向控制發增大GAMMA角命令 短時限切系統 長時限跳閘、極隔離、禁止投旁通對 后備保護組差保護（87CG） 通訊失敗無影響 換相失敗保護（87CFP） 保護原理-換流器保護區 保護任務保護任務因中性點直流電流導致換流變直流偏磁因中性點直流電流導致換流變直流偏磁 保護原理檢測換流變Y橋和D橋中性點電流，計算直流分量，超過 預設值，保護動作 保護判據IdNY IdND 動作出口告警 后備保護無 通訊失敗

13、無影響 換流變中性點直流飽和保護（50/51CTNY、50/51CTND ） 保護原理-極母線、中性母線保護區 極母線、中性母線保護配置圖 保護原理-極母線、中性母線保護區 極母線、中性母線保護配置 87HV極母線差動保護極母線差動保護 87LV中性母線差動保護 87DCB直流后備差動保護 82HSNBS中性母線開關保護 保護原理-極母線、中性母線保護區 保護任務保護任務測點測點IDH和和IDL之間極母線的接地故障或對中性線故障之間極母線的接地故障或對中性線故障 保護原理測量直流線路電流（IDL）、換流閥高壓側電流（IDH）， 極母線區發生對地故障或者對直流中性母線短路時，IDL 與IDH將產

14、生較大差值， 超過預設值，保護動作。 保護判據ABS(IDH-IDL) 動作出口整流側：閉鎖、極隔離 逆變側：閉鎖、極隔離、禁止投旁通對 后備保護極差動保護（87DCB） 直流低電壓保護（27DC） 通訊失敗無影響 極母線差動保護（87HV） 保護原理-極母線、中性母線保護區 保護任務保護任務測點測點IdN和和IdE之間中性母線的接地故障之間中性母線的接地故障 保護原理檢測換流器換流閥中性線側電流（IdN）和直流中性母 線電流（IdE），如果發生中性母線對地短路，二者將 產生較大差值，差值超過預設值，則保護動作。 保護判據ABS(IdN-IdE) 動作出口跳閘 極隔離 后備保護極差動保護（87

15、DCB） 通訊失敗無影響 中性母線差動保護（87LV） 保護原理-極母線、中性母線保護區 保護任務保護任務測點測點IdL和和IdE之間的接地故障之間的接地故障 保護原理檢測直流線路電流（IdL）、直流中性母線電流（IdE）， 如果兩側點之間出現接地故障，兩個電流將產生差值， 差值超過預設值，則保護動作。 保護判據ABS(IdL-IdE) 動作出口跳閘 極隔離 后備保護無 通訊失敗無影響 直流后備差動保護（87DCB） 保護原理-極母線、中性母線保護區 中性母線開關保護（82HSNBS） 保護任務保護任務中性母線開關失靈保護中性母線開關失靈保護 保護原理如果某一極發生接地故障，打開HSNBS，保

16、護檢測到 HSNBS處于分位，但仍能夠檢測到直流中性母線電流 IdN，為防止HSNBS過流損壞，保護動作重合HSNBS 保護判據打開HSNBS后，IdN 動作出口重合HSNBS 后備保護無 通訊失敗無影響 保護原理-直流線路保護區 直流線路保護配置圖 保護原理-直流線路保護區 直流線路保護配置 WFPDL直流線路行波保護直流線路行波保護 27du/dt直流線路電壓突變量保護 87DCLL直流線路縱差保護 87DCLT金屬回線橫差保護 87MRL金屬回線縱差保護 27DCL直流線路低電壓保護 保護原理-直流線路保護區 保護任務保護任務檢測兩站平抗之間的直流線路故障，通過控制系統清除故檢測兩站平抗

17、之間的直流線路故障，通過控制系統清除故 障電流后，如果條件允許，在故障清除后恢復功率輸送障電流后，如果條件允許，在故障清除后恢復功率輸送 保護原理根據波方程理論，電壓和電流可以看做以一定幅值和速度 傳播的前行波與反射波。當線路發生故障時，會從故障點 向線路兩端傳播故障行波，通過檢測極波就可以檢測到直 流線路故障；同時故障時，兩個極的接地極母線上的過電 壓吸收電容器上會分別產生沖擊電流，利用該沖擊電流及 兩極直流電壓變化構成地膜波，根據地膜波判斷故障極 。 保護判據 動作出口直流線路故障重啟 后備保護突變量保護（27du/dt） 直流線路縱差（87DCLL） 直流低電壓保護（27DC） 通訊失敗

18、無影響 行波保護（WFPDL） 保護原理-直流線路保護區 保護任務保護任務檢測兩站平抗之間的直流線路故障，通過控制系統清除檢測兩站平抗之間的直流線路故障，通過控制系統清除 故障電流后，如果條件允許，在故障清除后恢復功率輸故障電流后，如果條件允許，在故障清除后恢復功率輸 送送 保護原理突變量保護由微分和欠壓兩種判據構成，微分判據快速 檢測電路電壓變化率，欠壓判據主要是躲開運行過程中 的擾動。當直流線路發生線路故障時，直流電壓以較高 速率降到一個較低值。微分環節快速檢測到電壓變化率， 同時滿足欠壓水平，則突變量保護動作。 保護判據du/dt&UdH 動作出口直流線路故障重啟 后備保護直流低電壓保護

19、（27DC） 通訊失敗保護退出 直流線路縱差保護（87DCLL） 保護原理-直流線路保護區 保護任務保護任務檢測金屬回線方式運行時金屬回線上發生的接地故障檢測金屬回線方式運行時金屬回線上發生的接地故障 保護原理金屬回線運行時，保護檢測直流線路電流和金屬回線電流， 如果金屬回線發生接地故障，產生差流，差流超過預設值， 保護動作 保護判據ABS(IdL-IdL_op) 動作出口強制移相，若不成功，極閉鎖 后備保護無 通訊失敗無 金屬回線橫差保護（87DCLT） 保護原理-直流線路保護區 保護任務保護任務檢測金屬回線上發生的接地故障檢測金屬回線上發生的接地故障 保護原理單極金屬回線運行時，保護測量兩

20、站的金屬回線電流， 如果金屬回線發生接地故障，兩站的金屬回線電流產生 差流，差流超過預設值，保護動作 保護判據ABS(IdL-IdL_os) 動作出口保護I段：移相重啟，10s內若來第二次則閉鎖 保護II段：閉鎖 后備保護金屬回線橫差保護（87DCLT） 通訊失敗保護退出 金屬回線縱差保護（87MLL） 保護原理-直流線路保護區 保護任務保護任務檢測直流線路高阻接地故障以及無通訊時逆變側的閉鎖檢測直流線路高阻接地故障以及無通訊時逆變側的閉鎖 情況情況 保護原理如果低電壓狀況持續超過預定的時間，會認為檢測到低 電壓。經過一定的延時，以保證需要的選擇性，防止在 正常轉換過程及其他非線路故障的擾動，

21、可能導致低直 流電壓時，造成不合理的保護動作。 保護判據UdL1&UdL 單極金屬：ABS(IdE-IdE_op-IdsG) 雙極運行：ABS(IdE-IdE_op-Idee1-Idee2-IdsG) 動作出口雙極運行I段：雙極平衡運行請求（非分送模式） 雙極運行II段：閉鎖 單極運行III段：閉鎖 后備保護金屬回線運行方式下的站內接地過流保護（76SG） 通訊失敗通訊失敗的時候，I段動作若發生在逆變側，則無法將雙 極平衡運行請求送至整流站，此時II段動作，通過投旁通 對降電壓，使整流側低電壓保護動作將系統閉鎖。 保護原理-雙極保護區 接地極線路不平衡保護（60EL） 保護任務保護任務檢測接地

22、極線路兩個支路由于故障導致電流不一致檢測接地極線路兩個支路由于故障導致電流不一致 保護原理如果兩條接地極極線的其中一根發生接地短路或者斷線 故障時，兩根引線上的電流將存在差值。保護檢測兩條 接地極線路上電流的差，當一根接地極線路發生接地或 開路時會有比較大的差流，差流超過預設值，保護動作 保護判據ABS(Idee1-Idee2) 動作出口雙極運行I段：短時限雙極平衡運行請求（非分送模式）， 長時限閉鎖 單極運行II段：短時限移相重啟，10s內若來第二次則閉 鎖 后備保護無 通訊失敗若保護動作在逆變側，I段雙極平衡請求和II段強制移相需 通過通信送到整流站。若通訊失敗，則III段動作，通過投 旁

23、通對降電壓，使整流站低電壓保護動作將系統閉鎖。 保護原理-雙極保護區 接地極線路過流保護（76EL） 保護任務保護任務防止接地極線路上流過較大電流防止接地極線路上流過較大電流 保護原理檢測接地極線路電流（IDEL1和IDEL2），如果超過預設 值，保護動作 保護判據ABS(Idee1)或 ABS(Idee2) 動作出口保護I段（非分送模式）：接地極降電流 保護II段：閉鎖 后備保護無 通訊失敗若保護動作在逆變側，I段接地極降電流需通過通訊送至 整流側。若通訊失敗，則II段保護動作，通過投旁通對降 電壓，使整流側低電壓保護動作將系統閉鎖。 保護原理-雙極保護區 接地極線路開路保護（59EL） 保

24、護任務保護任務接地極開路接地極開路 單極金屬返回時金屬返回線開路單極金屬返回時金屬返回線開路 保護原理如果接地極引線故障斷開，或者金屬回線運行方式下，金 屬回線故障斷開，由于失去電位參考點，中性點電位將會 迅速升高，威脅換流設備安全運行。保護檢測到直流中性 母線電壓UdN大于預設值，保護動作 保護判據UdN 動作出口保護I段（非雙極運行時）：重合HSGS、閉鎖、禁止投旁 通對； 保護II段（雙極運行且非分送模式）：重合HSGS、平衡雙 極運行； 保護III段（雙極運行）：重合HSGS、閉鎖、禁止投旁通 對 后備保護無 通訊失敗若保護動作在逆變側，雙極平衡運行需要通過通訊送至整 流側。若通訊失敗

25、，則76SG動作，將系統閉鎖。 保護原理-雙極保護區 站內接地過流保護（76SG） 保護任務保護任務防止站內網或單極金屬回線過流防止站內網或單極金屬回線過流 保護原理雙極運行時，站內接地網臨時作為電位參考點，如果兩 極運行且不平衡度較大，造成站內接地網過流；金屬回 線運行時，如果金屬回線接地故障，也會造成站內接地 網過流。保護檢測站內接地開關的直流電流，如果該電 流過大，保護動作 保護判據IdsG 動作出口保護I段（雙極、單極大地）：告警 保護II段：閉鎖 保護III段（單極金屬）：閉鎖 后備保護接地系統保護（87GSP） 通訊失敗無影響 保護原理-雙極保護區 接地系統保護（ 87GSP ）

26、保護任務保護任務防止站內接地網過流防止站內接地網過流 保護原理雙極運行時，檢測到HSGS處于合位，而本極直流中性 母線電流與對極中性母線電流差值大于預設值（與站內 接地過流定值和延時配合），保護動作 保護判據ABS(IdE-IdE_op) 動作出口閉鎖 后備保護該保護已經是后備保護 通訊失敗無影響 保護原理-雙極保護區 金屬回線轉換開關保護（82MRTB） 保護任務保護任務大地回線向金屬回線轉換不成功時，禁止順控繼續大地回線向金屬回線轉換不成功時，禁止順控繼續 MRTB失靈保護失靈保護 保護原理單極大地向單極金屬轉換時，檢測到MRS開關處于合位， 但是金屬回線上卻沒有電流（小于預定值），保護動

27、作禁 止打開MRTB，防止因流過MRTB的電流過大而損壞；如 果檢測到MRTB處于分位，而金屬返回轉換開關電流或者 接地極線電流仍有電流，且大于預設值，保護動作重合 MRTB防止損壞。 保護判據保護I段：合上MRS后，IdL_op 保護III段：打開MRTB后，Idee1+Idee2 動作出口保護I段：禁止打開MRTB； 保護II段：重合MRTB,禁止打開MRTB； 保護III段：重合MRTB 后備保護無 通訊失敗無影響 保護原理-開關保護 大地回線轉換開關保護（82MRS） 保護任務保護任務金屬轉大地不成功時，禁止順控繼續金屬轉大地不成功時，禁止順控繼續 MRS失靈保護失靈保護 保護原理單極

28、金屬運行轉為單極大地運行時，檢測到MRTB處于合 位，但接地極引線上沒有電流（小于預設值），為防止 MRS因開端過大電流導致損壞，保護動作禁止打開MRS； 如果檢測到MRS處于分位，而金屬回線上仍有電流（大 于預設值），即MRS失靈，保護動作重合MRS防止損壞 保護判據保護I段：合上MRTB后，IdMRTB 動作出口保護I段：禁止打開MRS； 保護II段：合MRS,禁止打開MRTB； 后備保護無 通訊失敗無影響 保護原理-雙極保護區 高速接地開關保護（82HSGS） 保護任務保護任務HSGS失靈保護失靈保護 保護原理接地極線路故障，保護動作后閉合HSGS，等故障清除后， 接地極恢復正常，打開H

29、SGS，如果檢測到HSGS處于分 位，HSGS仍能檢測到電流IdG，HSGS失靈，保護動作 重合HSGS防止開關過流損壞 保護判據打開HSGS后，IdG 動作出口重合HSGS 后備保護無 通訊失敗無影響 保護原理-直流濾波器保護 直流濾波器保護配置圖 保護原理-直流濾波器保護 直流濾波器保護配置 87DF直流濾波器差動保護直流濾波器差動保護 60/61DF直流濾波器C1不平衡保護 51C1DF直流濾波器差動過流保護 51DF直流濾波器反時限過流保護 49/59DF直流濾波器C1電容器過負荷保護 保護原理-直流濾波器保護 直流濾波器差動保護（87DF） 保護任務保護任務直流濾波器對地短路或對中性

30、線短路直流濾波器對地短路或對中性線短路 保護原理檢測直流濾波器高低壓側電流，計算二者差值，差流過 大，保護動作 保護判據ABS(IFHS-IFL) 動作出口保護I、II段： 打開直流濾波器高壓側隔刀； ESOF； 跳交流斷路器； 極隔離 后備保護無 通訊失敗無影響 保護原理-直流濾波器保護 直流濾波器C1不平衡保護（60/61DF） 保護任務保護任務C1電容器兩橋臂電容因損壞而產生的不平衡電容器兩橋臂電容因損壞而產生的不平衡 保護原理C1電容器原件內有熔絲，當電容器元件故障時，熔絲熔 斷，該電容器元件的電容值將發生改變，流過各電容器 的電流發生改變，產生不平衡電流。測量直流濾波器不 平衡電流和直