[發(fā)明專利]一種高壓直流輸電線路故障類型判斷方法

有效

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• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107390046B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 李斌;邱宏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護控制領域，針對目前高壓及以上電壓等級直流輸電線路故障類型判斷的問題，提出一種能夠準確識別故障類型的方法。

背景技術

高壓直流輸電技術由于傳輸功率大、投資成本低，控制性能好等優(yōu)點，在我國遠距離、大容量輸電和異步聯(lián)網中越來越成為一種重要的輸電方式。高壓直流電網作為大區(qū)電網的聯(lián)絡線，對于與其連接的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行密切相關。由于高壓直流輸電線路輸電距離長，故障概率高，因此準確可靠的高壓直流輸電線路繼電保護技術對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重大意義。當高壓輸電線路發(fā)生故障時，要求準確定位并隔離故障。目前，對于直流線路故障類型的判斷方法較少，而故障類型準確判定將有助于故障的定位。針對這一現(xiàn)狀，有必要對高壓直流輸電線路的故障類型判斷問題，提出一種快速可靠的保護方案。

發(fā)明內容

針對目前高壓及以上電壓等級直流輸電線路故障類型判斷問題，本發(fā)明提出一種快速可靠的高壓直流輸電線路故障類型判斷方法。技術方案如下：

一種高壓直流輸電線路故障類型判斷方法，包括下列步驟：

(1)采集直流線路j端與k端兩端的正負極電壓u_jp、u_jn、u_kp、u_kn和正負極電流i_jp、i_jn、i_kp、i_kn，利用解耦矩陣將采集到極量下的電壓電流值變換到模量下的電壓電流值：u_j0、u_j1、u_k0、u_k1、i_j0、i_j1、i_k0、i_k1；

(2)分別計算線路j端與k端0模和1模分量下的行波差動電流dI_j0(t)、dI_j1(t)、dI_k0(t)和dI_k1(t)；

(3)選取行波差動電流1模分量當前時刻t的計算值與t-t₀時刻的計算值進行比較，判據式為

dI_j1(t)＞K·dI_j1(t-t₀)或dI_k1(t)＞K·dI_k1(t-t₀)

其中，K為可靠系數，可取1.5-2；t₀表示從當前時刻往前選擇數據的時間長度，若上述判據在連續(xù)三個采樣點的判斷均成立，則判定直流線路發(fā)生故障，進入下一步驟；

(4)分別將j端與k端模量下的行波差動電流轉換到極量下的行波差動電流dI_jp(t)、dI_jn(t)、dI_kp(t)、dI_kn(t)；

(5)分別計算輸電線路兩端故障類型系數；

j端：

k端：

(6)設定一個小正數a，根據故障類型系數特征，作如下判斷：

①如果j端或者k端的故障類型系數的絕對值小于a，判斷發(fā)生雙極短路故障；

②如果j端或者k端的故障類型系數大于a，則判斷故障類型為正極接地故障；

③如果j端或者k端的故障類型系數小于-a，則判斷故障類型為負極接地故障。

其中，a可以為0.01。

由于高壓直流輸電線路輸電距離遠，線路發(fā)生故障的概率高，傳統(tǒng)的繼電保護原理無法滿足高壓直流線路要求。本發(fā)明首先利用1模分量下的行波差動電流判定直流線路區(qū)域是否發(fā)生故障。如果判定直流線路發(fā)生故障，進一步利用極量行波差動電流構成的保護判據來判定故障類型，從而有利于實現(xiàn)故障線路的準確識別。不受故障位置影響，且具有較強抗過渡電阻能力。

附圖說明

圖1為單根高壓直流輸電線路故障示意圖

圖2為高壓直流輸電線路示意圖

圖3為輸電線路正極接地故障示意圖

圖4為輸電線路負極接地故障示意圖

圖5為輸電線路雙極短路故障示意圖

具體實施方式

本發(fā)明提出的保護方案，基于貝瑞隆輸電線路模型，首先利用模量行波差動電流判斷直流線路是否發(fā)生故障，然后利用正極、負極行波差動電流構成判據判定故障類型，具體內容包括：

1故障類型判斷原理