[發明專利]一種基于反行波的高壓直流輸電線路區內外故障識別方法

有效

• 申請號: 201610095225.9
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105548819B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 李小鵬;滕予非;張純;甄威;湯涌
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 李坤

技術領域

本發明涉及電力系統領域，具體是一種基于反行波的高壓直流輸電線路區內外故障識別方法。

背景技術

目前，直流線路以行波保護作為線路的主保護，以微分欠壓保護、電流縱聯差動保護等作為后備保護來識別直流線路上是否發生故障。其中，行波保護和微分欠壓保護依據電壓變化率構成保護判據，在線路發生高阻故障時，由于電壓變化率不能達到定值而容易拒動。

電流縱聯差動保護作為行波保護和微分欠壓保護的后備保護，可以有效檢測高阻故障，但差動保護為避免區外交流側故障導致的線路分布電容充放電電流和采樣值波動造成的誤動，其動作速度慢，動作時間為秒級，有可能在差動保護動作前，整流側極控中的低電壓保護或最大觸發角保護動作將故障極閉鎖，使得差動保護常常起不到對線路的后備保護作用。同時，電流差動保護為保證可靠性，需要線路兩端數據精確同步，對通訊設備要求較高。

發明內容

本發明的目的是克服現有直流輸電線路區內外故障識別方法的不足之處，提出了一種基于反行波的高壓直流輸電線路區內外故障識別方法，該方法能夠可靠快速地識別出線路的區內外故障，對于高阻接地故障也能快速反應。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案來實現：一種基于反行波的高壓直流輸電線路區內外故障識別方法，包括以下步驟：

(a)安裝在直流輸電系統整流站和逆變站線路側的電壓、電流互感器分別采集正極和負極線路兩端的電壓、電流；

(b)利用采集到的線路兩端的電壓電流，計算正極線路和負極線路兩端的電壓突變量和電流突變量；

(c)利用相模變換方法，將得到的每一極線路的電壓突變量和電流突變量轉換成相應的線模電壓分量和線模電流分量；

(d)利用線模電壓分量和線模電流計算出直流線路兩端的電壓反行波，并在特定的時間內對反行波幅值進行積分；

(e)計算直流線路整流側與逆變側反行波幅值積分結果的比值，若該比值大于門檻值，判斷故障發生在線路外；若該比值小于門檻值，判斷故障發生在線路上。

進一步地，作為優選方案，所述步驟(b)的具體過程為：

(b1)通過式(1)，計算出正極線路和負極線路整流側的電壓突變量與電流突變量，

式(1)中，Δu_Rp、Δi_Rp分別為正極線路和負極線路整流側的電壓突變量和電流突變量；u_Rp為正極線路和負極線路整流側的電壓，其中p＝1,2，1代表正極線路，2代表負極線路；N為采樣點個數，n為10ms內的采樣點數，u_Rp(N)表示正極線路和負極線路整流側電壓的采樣值，i_Rp(N)表示正極線路和負極線路整流側電流的采樣值。

(b2)同理，采用式(1)，計算出正極線路和負極線路逆變側的電壓突變量與電流突變量。

進一步地，作為優選方案，所述步驟(c)的具體過程為：

(c1)通過式(2)，計算出直流線路整流側的線模電壓和線模電流分量，

式中，Δu_R11與Δi_R11分別為直流線路整流側的線模電壓和線模電流。

(c2)同理，通過式(2)，計算出直流線路逆變側的線模電壓Δu_I11和線模電流Δi_I11。

進一步地，作為優選方案，所述步驟(d)的具體過程為：

(d1)利用線模電壓分量和線模電流，計算出直流線路整流側和逆變側的電壓反行波。

式中，u_Rb與u_Ib分別為直流線路整流側和逆變側的電壓反行波，Z_C為直流線路波阻抗；

(d2)在特定的時間T_d內對反行波幅值進行積分，如式(4)所示

式(4)中，b_R和b_I分別是一段時間內直流線路整流側和逆變側反行波的幅值積分，t₁和t₂分別為直流線路整流側和逆變側檢測到故障的時間，T_d的范圍取值為其中，l為線路長度，v為行波傳播速度。

(d3)對式(4)進行離散化，可得

式(5)中，i＝1表示檢測到故障后的第一個采樣點，Ns為一個積分窗長內的采樣點數，Δt為采樣間隔。