[發明專利]一種用于直流輸電線路故障電流的暫態能量保護方法

有效

• 申請號: 201810402951.X
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108683160B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 段建東;李再男;楊青;魏朝陽;汪鑫鑫
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 61214 西安弘理專利事務所
• 代理人: 燕肇琪

本發明公開了一種用于直流輸電線路故障電流的暫態能量保護方法，屬于直流配電網繼電保護技術領域。在充分考慮了直流線路故障電流特性后，利用正、負極電流瞬時值和最大負荷電流比較，先判斷故障發生與否和故障類型，再利用不同故障類型下的線路電流特性差異判斷故障類型，最后用線路上的故障電流暫態能量差異和延時動作判斷故障發生位置，能夠快速、精確的判斷故障區段，且不需要線路通訊就能夠可靠動作，靈敏度高，適合直流配電系統線路保護使用，有助于完善直流配電工程線路保護。

技術領域

本發明屬于直流配電網繼電保護技術領域，涉及一種用于直流輸電線路故障電流的暫態能量保護方法。

背景技術

近年來，直流輸電技術得到了廣泛的應用，直流輸電具有功率傳輸穩定、輸電容量大、傳輸效率高、可實現遠距離輸電等優點，已成為大能源基地電力外送、異步電網互聯的重要方式。直流輸電線路工作環境惡劣，跨越地區的環境復雜，發生故障的概率大，當線路發生故障時，換流站閥側并聯濾波電容對故障點放電，并瞬間產生巨大電流，使故障點電流迅速上升，危害線路安全。線路保護能否快速可靠地檢測故障對直流輸電系統的安全運行意義重大。

在直流配電系統中，當線路發生故障時，有學者利用“握手”法則，通過交流斷路器和快速隔離開關將直流網絡劃分為多個區域，發生故障時僅隔離故障所在區域，該方法可以保證故障后系統不停運，但不能確定具體故障位置，且容易導致大范圍停電；還有專家基于IEC61850的快速通信系統，通過直流斷路器配合繼電器快速檢測并隔離故障，使用電力換流器和電力電子模塊設備提高保護系統性能，提高系統可靠性、效率，但對通信依賴過重。此外，采用分段故障檢測及隔離的方法，通過比較線路兩端電流差作為動作判據的方案同樣也需要通信，在電網中，通信裝置過多會對電網造成電磁兼容和電壓波動等影響。故研究一種快速、精確的確定故障區段，且不需要通信的直流配電系統線路保護方案十分重要。

發明內容

本發明提供了一種用于直流輸電線路故障電流的暫態能量保護方法，解決了現有直流輸電線路不能快速精確的判斷故障區段，且依賴線路通訊造成靈敏度低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種用于直流輸電線路故障電流的暫態能量保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、實時采集與各級直流輸電線路正、負極相連的保護裝置處的電流瞬時值i_pi，i_ni；

步驟2、將采集的電流瞬時值i_pi，i_ni和對應的每一級線路末端最大負荷電流i_maxi進行比較，當i_pi或i_ni＞K×i_maxi，則判斷配電系統線路上發生故障；K為可靠系數，K一般選取1.2～1.3，i_maxi是線路末端最大負荷電流，×表示乘以。

步驟3、啟動保護流程，根據不同故障線路下i_pi、i_ni電流特性差異，判斷故障類型；

步驟4、根據故障類型將保護裝置處的故障電流的電氣量利用小波變換得到故障電流暫態能量；

步驟5、比較各級線路的故障電流暫態能量差異，判斷故障發生的線路位置；

步驟6、啟動故障線路的保護裝置動作，切斷和排除故障。

本方案的特點還在于：

進一步地，所述步驟3在判斷故障類型時，當i_pi+i_ni＝0，則發生極間故障；當|i_pi|＞|i_ni|，則發生正極單極接地故障；當|i_ni|＞|i_pi|，則發生負極單極接地故障。

進一步地，所述步驟4中小波變換采用dbN小波作為基函數，得到固定頻段的故障電流暫態能量。