[發明專利]直流線路自適應電流差動保護方法

有效

• 申請號: 201110349980.2
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102403699A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 宋國兵;高淑萍;劉琪;蔡新雷;索南加樂
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

1.一種直流線路自適應電流差動保護方法，其特征在于，該方法建立在時域分布參數模型基礎上，該直流線路為兩端直流系統或T型接線三端直流系統；兩端直流系統包括N端和K端；三端直流系統包括J端、K端和M端，具體包括下列步驟：

步驟一，在換流站中，對直流線路的電流、電壓以預定采樣速率進行同步采樣，并在本端通過模數轉換器A/D將所采集的直流電壓和直流電流轉換為數字量；根據公式(1)、(2)將測得的電壓電流轉換為模電壓、電流量瞬時值：

u_m＝S^-1·u????(1)

i_m＝S^-1·i????(2)

式中S=2211-11,]]>S^-1＝S^T，是雙極性直流輸電線路的解耦矩陣及其逆矩陣；u_m，i_m分別是模電壓、模電流矩陣；u、i分別是從直流輸電換流站線路側電壓、電流傳感器所采集得到的直流電壓、電流瞬時值；

步驟二，在分布參數模型中，對于兩端系統根據公式(3)計算中間某點的電流；對于三端系統根據公式(3)計算分支點的電流；

i(x,t)=12Zc(Zc+rx/4Zc)[uM(t+xv)-iM(t+xv)·(Zc+rx/4)]-]]>

12Zc(Zc-rx/4Zc)2[uM(t-xv)+iM(t-xv)·(Zc-rx/4)]----(3)]]>

12Zcrx2Zc[uM(t)-iM(t)(rx4)]]]>

式中i(x，t)為t時刻距本端保護安裝處距離為x處的電流值，Z_c為線路的特征阻抗，r為線路單位長度的電阻，u_M(t)為t時刻本端采得的電壓值，i_M(t)為t時刻本端采得的電流值；v為波速度；

分別用直流線路各端所采集的電壓、電流瞬時值計算兩端系統中間某點的電流或三端系統分支點處的模電流瞬時值；

步驟三，用模電流構成差動保護時，根據式(3)，對于兩端系統分別由線路各端模電壓、電流計算線路某點處的模電流瞬時值；對于三端系統分別由線路各端模電壓、電流計算線路分支點處的模電流瞬時值；并將計算得到的模電流瞬時值用于構造模電流差動保護判據；對于用極電流構造差動保護時，則需將計算出的模電流瞬時值按照公式(4)

i＝S·i_m????(4)

進行極-模反變換求得極電流，用極電流構造電流差動保護判據；

步驟四，對于三端系統的電流差動保護的動作判據為：

i_d＝|i_J(x₁，t)+i_K(x₂，t)+i_M(x₃，t)|≥I_set??(5)

其中：

Iset=max{ke*max{iJ(x1,t),iK(x2,t),iM(x3,t)},k0Ih}+Σi=13Ceidui(t)dt;]]>

i_d為經自適應補償后的差動電流，x₁為J端與分支點之間的距離，x₂為K端與分支點之間的距離，x₃為M端與分支點之間的距離；i_J(x₁，t)為計算得到的距離J端x₁處的電流，i_K(x₂，t)為計算得到的距離K端x₂處的電流，i_M(x₃，t)為計算得到的距離M端x₃處的電流；I_set為整定門檻，它由兩部分組成：第一部分為固定門檻值以及傳感器傳變誤差引入的門檻值，其中k_e為考慮傳變誤差、數模轉換誤差、計算誤差因素而增加的門檻值，取0.05～0.1；k₀I_h為直流輸電線路差動保護穩態差流定值，k₀為穩態控制特性相關的系數，其值為0.05～0.1，I_h為穩態負荷電流；第二部分為與模型誤差相關的門檻值，模型誤差將會帶來的分布電容電流計算誤差，C_ei為各分支線路模型誤差中電容等效誤差，C_ei＝0.1×x_i×C₀，C₀為單位長度線路的電容值，u_i(t)為各分支線路端點處的采樣電壓；

若公式(5)成立則判定為區內故障，差動保護動作；反之，差動保護不動作；

對于兩端系統的電流差動保護的動作判據為：

i_d＝|i_N(x₁，t)+i_K(x₂，t)|≥I_set??(6)

其中：Iset=max{ke*max{iN(x1,t),iK(x2,t)},k0Ih}+Σi=12Ceidui(t)dt;]]>

i_d為經自適應補償后的差動電流，i_N(x₁，t)為計算得到的距離N端x₁處的電流，i_K(x₂，t)為計算得到的距離K端x₂處的電流，其中x₁與x₂之和為線路全長；I_set為整定門檻，它由兩部分組成：第一部分為固定門檻值以及傳感器傳變誤差引入的門檻值，其中k_e為考慮傳變誤差、數模轉換誤差、計算誤差因素而增加的門檻值，取0.05～0.1；k₀I_h為直流輸電線路差動保護穩態差流定值，k₀為穩態控制特性相關的系數，其值為0.05～0.1，I_h為穩態負荷電流；第二部分為與模型誤差相關的門檻值，模型誤差將會帶來的分布電容電流計算誤差，C_ei為各端點距整定點線路的模型誤差中電容等效誤差，C_ei＝0.1×x_i×C₀，C₀為單位長度線路的電容值，u_i(t)為線路各端點處的采樣電壓；

若公式(6)成立則判定為區內故障，差動保護動作；反之，差動保護不動作。