[發(fā)明專利]基于電壓、電流突變方向的高壓直流輸電線路保護(hù)方法

有效

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• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102820643A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳青;邢魯華;高湛軍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方法，尤其是涉及一種基于電壓、電流突變方向的高壓直流輸電線路保護(hù)方法。

背景技術(shù)

直流輸電工程的線路長、跨越地形復(fù)雜，故障率較高，直流輸電線路保護(hù)作用重大。現(xiàn)有直流輸電線路保護(hù)方法主要有行波保護(hù)、低電壓保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)。行波保護(hù)動(dòng)作速度快，但易受干擾影響，其可靠性受波頭檢測結(jié)果影響很大。低電壓保護(hù)在線路內(nèi)部發(fā)生高阻接地故障時(shí)可能拒動(dòng)。電流差動(dòng)保護(hù)易受故障暫態(tài)和負(fù)荷調(diào)整過程的影響，不能實(shí)現(xiàn)速動(dòng)，其可靠性受通訊通道的影響較大。研究適用于直流輸電系統(tǒng)多種運(yùn)行方式、易實(shí)現(xiàn)、具有可靠選擇性和在區(qū)內(nèi)高阻抗接地時(shí)能準(zhǔn)確動(dòng)作的高壓直流輸電線路保護(hù)方法十分必要。

目前提出的高壓直流輸電線路保護(hù)方法主要包括以下幾類：1)利用線路兩端電壓、電流突變量或是兩者乘積（即暫態(tài)能量）實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)區(qū)外故障判斷；2)結(jié)合行波保護(hù)方法和邊界保護(hù)方法實(shí)現(xiàn)單極或雙極直流系統(tǒng)的線路保護(hù)；3)基于高壓直流輸電線路分布參數(shù)模型的新型電流差動(dòng)保護(hù)方法或距離保護(hù)方法。以上保護(hù)方法在一定程度上解決了現(xiàn)有直流輸電線路保護(hù)的一些缺陷，但沒有討論是否可用于直流輸電系統(tǒng)的多種運(yùn)行方式，且部分保護(hù)方法對采樣頻率、通信通道和硬件的要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種適用于直流輸電系統(tǒng)多種運(yùn)行方式、易實(shí)現(xiàn)、具有可靠選擇性和在區(qū)內(nèi)高阻抗接地和故障性雷擊時(shí)能準(zhǔn)確動(dòng)作的高壓直流輸電線路保護(hù)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

基于電壓、電流突變方向的高壓直流輸電線路保護(hù)方法，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟（1）對直流輸電線路保護(hù)安裝處的電壓、電流突變量的方向特征進(jìn)行分析；

步驟（2）提出判別電壓、電流突變量方向的判據(jù)：

將電壓突變量和電流突變量在一段時(shí)間內(nèi)的積分值與設(shè)定門檻值比較，判別電壓突變量和電流突變量的方向；

步驟（3）提出高壓直流輸電線路保護(hù)判據(jù)與方法。

所述步驟（1）中，在發(fā)生故障的瞬間,即控制系統(tǒng)未啟動(dòng)或控制系統(tǒng)開始調(diào)整但仍未調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)的暫態(tài)過程中：

1)正極或負(fù)極線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，該極線路上整流側(cè)保護(hù)測量處的電壓突變量與電流突變量的方向相反，逆變側(cè)兩者方向相同。

2)發(fā)生極-極故障時(shí)，整流側(cè)和逆變側(cè)保護(hù)測量處的電壓、電流突變量仍符合以上特征。

3)與區(qū)內(nèi)故障時(shí)不同，正極和負(fù)極整流站和逆變站電抗器外側(cè)故障時(shí)，線路兩端保護(hù)測量處的電壓、電流突變量的方向同時(shí)相同或同時(shí)相反。

4)交流母線處故障時(shí)電壓、電流突變量的方向特征與對應(yīng)的電抗器外側(cè)故障相同。

所述步驟（2）中，

1)由于以上電壓、電流突變量方向的暫態(tài)分析均為故障發(fā)生后至調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程沒有完成前這段時(shí)間，研究表明該調(diào)節(jié)過程至少需要5ms，因此數(shù)據(jù)窗長度不宜大于5ms；雷電干擾持續(xù)時(shí)間一般為3ms，因此數(shù)據(jù)窗長度宜大于3ms。綜上，積分計(jì)算的數(shù)據(jù)窗長度為5ms。

2)直流電壓控制的整定值通常選取為1.05p.u.，高阻抗接地時(shí)低電壓保護(hù)判據(jù)定值取為0.7p.u.，則判別電壓突變量方向的門檻值宜取在0.05~0.3p.u.之間。選取0.15倍的額定電壓在5ms內(nèi)的積分值作為判別電壓突變量方向的門檻值。直流系統(tǒng)電流控制特性中，絕大多數(shù)高壓直流輸電工程所采用的電流裕度都是0.1倍的額定電流，故障穩(wěn)態(tài)電流為0.1倍的額定電流，因此，判別電流突變量方向的門檻值可按0.1倍的額定電流在5ms內(nèi)的積分值整定。

3)電壓、電流突變量方向判別判據(jù)：

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