[發(fā)明專利]一種直流輸電線路方向故障判別元件及判別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210007427.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN102590655A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張保會(huì);郝治國(guó);甄威;孔飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);四川電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01R31/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種基于單端暫態(tài)信號(hào)的超高速直流輸電線路方向故障判別元件，其特征在于：該元件包括故障分量計(jì)算單元、前行波、反行波能量計(jì)算單元、比較及發(fā)令單元；其中故障分量計(jì)算單元在直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障后，通過(guò)延時(shí)模塊，將故障時(shí)刻電壓、電流與正常運(yùn)行時(shí)刻電壓、電流相減，得到電壓、電流故障分量；前行波與反行波能量計(jì)算單元基于前行波與反行波的計(jì)算公式，利用故障分量計(jì)算單元提供的故障電壓、電流分量信息，計(jì)算得到前行波與反行波的瞬時(shí)值，并通過(guò)對(duì)所得前行波與反行波瞬時(shí)值平方的積分，得到前行波與反行波的能量值；比較及發(fā)令單元通過(guò)比較計(jì)算得到的前行波與反行波能量值，判斷故障為正方向故障或反方向故障，并發(fā)出相應(yīng)命令。

2.權(quán)利要求1所述方向故障判別元件的故障判別方法，其特征在于，按照如下步驟：

(A)針對(duì)不同直流輸電工程線路的具體參數(shù)，計(jì)算得到線路波阻抗的歸一化值，作為后續(xù)計(jì)算的參考值；線路波阻抗計(jì)算公式如式(1)所示、歸一化波阻抗計(jì)算公式如式(2)所示：

Z=138lg2hpreq---(1)]]>

式中，h_p為導(dǎo)線對(duì)地平均高度，h為導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高度，f為導(dǎo)線的弧垂，r_eq為導(dǎo)線的等效半徑，r為單根導(dǎo)線的半徑，d為導(dǎo)線之間的幾何均距，單位均為m，n為每極導(dǎo)線分裂導(dǎo)線數(shù)；

Z*=Z×P2U2---(2)]]>

式中，Z為線路計(jì)算波阻抗，單位Ω，U為直流系統(tǒng)額定運(yùn)行電壓，單位kV，P為雙極額定輸送功率，單位MW；

(B)在直流輸電工程發(fā)生故障后，將當(dāng)前時(shí)刻線路的電壓u_dl、電流i_dl，即故障電壓和故障電流，與10ms前的電壓u^[0]、i^[0]，即未發(fā)生故障時(shí)的正常電壓和正常電流相減，得到直流輸電工程線路的電壓、電流故障分量Δu_dl、Δi_dl，計(jì)算公式如式(3)、式(4)所示：

Δu_dl＝u_dl-u^[0]?????????????(3)

Δi_dl＝i_dl-i^[0]?????????????(4)

(C)利用得到的電壓故障分量Δu_dl、電流故障分量Δi_dl、歸一化的波阻抗Z^*計(jì)算得到前行波Δu_f與反行波Δu_b，計(jì)算公式如式(5)、式(6)所示：

Δu_f＝(Δu_dl+Z^*·Δi_dl)/2???(5)

Δu_b＝(Δu_dl-Z^*·Δi_dl)/2???(6)

(D)對(duì)從故障發(fā)生時(shí)刻起至故障發(fā)生后5ms的前行波Δu_f、反行波Δu_b的平方和進(jìn)行積分，得到前行波暫態(tài)能量E_f和反行波暫態(tài)能量E_b，公式如式(7)所示：

Ef=Σk=NsNs+N-1Δuf2(k)ΔTEb=Σk=NsNs+N-1Δub2(k)ΔT---(7)]]>

式中，Ns為啟動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，N為數(shù)據(jù)窗寬度，ΔT為采樣間隔，k為數(shù)據(jù)窗內(nèi)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)；

(E)比較前行波暫態(tài)能量E_f和反行波暫態(tài)能量E_b的大小，若滿足E_f＜E_b，則判斷為線路正方向故障，若滿足E_f＞E_b，則判斷為線路反方向故障。

(F)根據(jù)方向元件判別結(jié)果，保護(hù)裝置進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。

3.如權(quán)利要求2所述的故障判別方法，其特征在于，所述步驟(F)是指：

a：若判定結(jié)果為線路正方向故障，則結(jié)合線路保護(hù)裝置其余元件共同判斷是否動(dòng)作；

b：若判定結(jié)果為線路反方向故障，則線路保護(hù)裝置不動(dòng)作。