[發明專利]一種識別高壓直流輸電線路區內、外故障的單端電氣量全線速動保護方法

有效

• 申請號: 201110209681.9
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102255293A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 宋國兵;高淑萍;索南加樂;蔡新雷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，具體來說，是一種利用單端電氣量識別高壓直流輸電線路區內、外故障的全線速動保護方法。?

背景技術

高壓直流(HVDC)輸電以其傳輸功率大，線路造價低，控制性能好等優點，在遠距離、大功率輸電中占有越來越重要的地位，世界發達國家都把它作為大容量、遠距離送電和異步聯網的主要手段，在我國也因“西電東送，南北互供，全國聯網”而成為電力建設的熱點。自1989年葛洲壩至上海采用直流輸電以來，我國直流輸電工程數量在世界上已名列前茅。?

高壓直流輸電線路一般作為大區域聯網的聯絡線，它的安全性和可靠性不僅關系到本系統的穩定性，而且將直接影響與其連接的區域電網甚至整個電網的穩定運行。由于直流線路長，發生故障的概率高，因此提高直流輸電線路繼電保護的運行水平對保證直流輸電系統的安全性與可靠性具有重要意義。而從某種意義上來講，直流輸電線路主保護的性能標志了直流系統繼電保護的運行水平。?

目前，運行中的直流線路多以行波保護作為主保護。行波保護具有動作速度快的優點，但為了有效利用電壓、電流的變化率，行波保護對采樣率要求極高。為了保證雷電干擾情況下保護的選擇性，被迫降低了保護的靈敏度，也增加了保護判據的復雜性。國內外研究表明：行波保護不但易受雷電和干擾的影響，而且不能夠識別高阻故障，易誤動，動作的可靠性低。綜上所述，國內外投運的直流輸電工程，其直流輸電線路的主保護普遍存在著理論不完備、沒有普遍適用的整定原則、整定僅依賴于仿真結果等問題。從而導致了?直流線路繼電保護裝置對采樣率要求高，且存在著選擇性差、靈敏度低、可靠性不高的問題。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種靈敏度高、選擇性好、動作速度快、可靠性高的高壓直流輸電線路區內、外故障的單端電氣量全線速動保護方法。從而為直流輸電線路提供繼電保護。?

為達到上述目的，本發明提供一種識別高壓直流輸電線路區內、外故障的單端電氣量全線速動保護方法，其利用單端換流站直流線路側特定頻率電氣量的幅值實現區內故障、區外故障的判別。?

進一步的，所述的利用單端換流站直流線路側特定頻率電氣量的幅值實現區內故障、區外故障的判別按照以下步驟進行：?

步驟一，在換流站中，從本極直流輸電線路側的傳感器中獲得電氣量信號；?

步驟二，根據本極電流計算單位時間內的電流突變，大于起動門檻值時起動該保護；?

步驟三，利用控制保護系統中的數字濾波器對從步驟一中獲得的電氣量信號進行濾波，獲得特定頻率電氣量；?

步驟四，計算濾波得到的特定頻率電氣量的幅值；?

步驟五，比較特定頻率電氣量的幅值與設定門檻值的大小，實現區內故障、區外故障判別。?

進一步的，所述步驟五中的設定門檻值由平波電抗器外側(遠離直流線路側)發生金屬性故障時線路側傳感器所能感受的電氣量進行整定，其值由平波電抗器參數、直流濾波器參數以及線路參數確定。?

進一步的，所述設定門檻值大于平波電抗器外側發生最嚴重故障(例如?金屬性接地)時由步驟四計算得到的特定頻率電氣量的幅值，并且該設定門檻值小于直流輸電線路區內發生最輕微故障(例如500歐姆過渡電阻接地)時由步驟四得到的特定頻率電氣量的幅值。?

進一步的，所述步驟三中的電氣量信號為電流信號，所述步驟三中的特定頻率為特定頻率點或特定頻率段，所述特定頻率點為直流濾波器的調諧頻率點，為工頻交流頻率的12、24、或36倍；所述特定頻率段為300Hz以上。其中所述特定頻率段優選為300Hz～5kHz。?

進一步的，所述步驟三中的電氣量信號為電壓信號，所述步驟三中的特定頻率為特定頻率段，所述特定頻率段為300Hz以上。其中所述特定頻率段優選為300Hz～5kHz。?

進一步的，所述特定頻率按照以下方法獲得：?

步驟一：以平波電抗器和直流濾波器構成直流濾波環節，該直流濾波環節與直流輸電線路連接的一端設有傳感器，該傳感器包括分流器和分壓器；?

步驟二：獲得線路區外故障時從換流站側看所述直流濾波環節的最小輸入阻抗，并獲得該最小輸入阻抗在不同頻率下的阻抗幅值，在此情況下流過直流輸電線路側的分流器的電流最大；?

步驟三：獲得線路區內故障時從直流線路側看直流濾波環節的最大輸入阻抗，并獲得該最大輸入阻抗在不同頻率下的阻抗幅值，在該情況下流過直流輸電線路側分流器的電流最??；?