[發明專利]基于電壓監控的多端柔性直流輸電線路故障單端判別方法

在審

• 申請號: 201810748829.8
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN109188188A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 徐祥海;劉劍;李祥;倪涌炯;孫思聰;方豫;陳益強;何雨微;夏衍;董航;盧翰順;蘇熀興;張潔;黃佳斌;張夏;張智光;王偉燦
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司杭州供電公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 項軍

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種基于電壓監控的多端柔性直流輸電線路故障單端判別方法，包括：實時采集邊界電感線路側測量點的電壓和邊界電感換流站側測量點的電壓；通過帶通濾波器分別獲得邊界電感線路側測量點和邊界電感換流站側測量點的電壓的暫態頻帶分量；計算邊界電感線路側測量點的電壓的暫態頻帶分量與邊界電感換流站側測量點的電壓的暫態頻帶分量的比值；若該比值大于門檻值，則判定為該邊界電感所在的直流線路發生故障；若該比值小于門檻值，則判定為該邊界電感所在的非直流線路發生故障。通過使用本發明：實現多端柔性直流線路故障區位的準確、可靠判別，且具有較強的抗過渡電阻能力和抗干擾能力。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種基于電壓監控的多端柔性直流輸電線路故障單端判別方法。

背景技術

柔性直流輸電系統具有獨立調節有功和無功功率、可以向無源網絡供電等特點，與傳統高壓直流輸電系統相比，多端柔性直流輸電系統具有明顯的優勢。然而由于柔性直流輸電系統的結構特性，柔性直流輸電線路故障電流大，故障發展迅速，直流側電壓跌落快，極容易導致整個系統失去穩定而停運。因此，快速可靠地判別故障線路，并迅速隔離故障，是多端柔性直流輸電系統發展和建設面臨的關鍵問題。

目前柔性直流工程中檢測直流輸電線路故障所用到的故障判別方法和保護主要借鑒了傳統高壓直流系統的方案配置，即以行波保護和微分欠壓保護作為柔性直流輸電線路的主保護，此類主要是依靠單端監測到的行波進行故判別，但存在抗過渡電阻能力不足的問題。此外，還配置依據電流差動的故障判別方案、以及依據直流過電壓保護和直流電壓不平衡的故障判別方案。采用電流差動的故障判別方案需要直流線路雙端數據，故障判別速度無法滿足柔性直流輸電系統快速隔離故障的要求。同時，由于柔性直流側呈低阻抗特征，依據直流過電壓保護和直流電壓不平衡的故障判別方案對故障線路選擇性不高。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻CN106253240A公開(公告)日2016.12.21，公開一種基于邊界特性的多端柔性直流電網系統單端量保護方法，該方法利用直流線路邊界的電壓差判別故障方向，利用電流高頻能量判別故障位置。但由于采用電流高頻能量判別故障，該方法易受過渡電阻影響，同時采用電壓和電流量進行計算，操作較為復雜。此外，經檢索還發現中國文獻專利CN107681641A公開(公告)日2018.02.09，公開了一種基于直流電抗器電壓的多端柔性直流電網邊界保護方法，該方法依賴直流電抗器兩端的電壓變化特征判別直流線路故障，由于多端柔性直流系統多用于新能源并網領域，直流線路功率波動較大時，該方法判別故障的準確性將受到影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種基于電壓監控的多端柔性直流輸電線路故障單端判別方法，通過計算直流線路邊界電感兩端的頻帶暫態電壓比即可實現故障區位的判別。

基于電壓監控的多端柔性直流輸電線路故障單端判別方法，包括以下步驟：以直流輸電線路單側的邊界電感兩側的分壓器為測量點，實時采集邊界電感線路側測量點的電壓和邊界電感換流站側測量點的電壓；通過帶通濾波器分別獲得邊界電感線路側測量點和邊界電感換流站側測量點的電壓的暫態頻帶分量；計算邊界電感線路側測量點的電壓的暫態頻帶分量與邊界電感換流站側測量點的電壓的暫態頻帶分量的比值；若該比值大于門檻值，則判定為該邊界電感所在的直流線路發生故障；若該比值小于門檻值，則判定為該邊界電感所在的非直流線路發生故障。

優選的，所述計算邊界電感線路側測量點的電壓的暫態頻帶分量與邊界電感換流站側測量點的電壓的暫態頻帶分量的比值為：