[發(fā)明專利]特高壓直流系統(tǒng)接地極線路保護方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811286116.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109217269B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李世龍;滕予非;李小鵬;劉明忠;吳杰;馮世林;羅榮森;孫永超;段翔兮
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 熊曦

本發(fā)明公開了特高壓直流系統(tǒng)接地極線路保護方法及裝置，所述方法包括：步驟1：在接地極線路首端注入高頻電流信號；步驟2：基于注入的高頻電流信號，在接地極線路中采集接地極線路故障判據(jù)所需電氣量數(shù)據(jù)；步驟3：基于步驟2采集的數(shù)據(jù)，對接地極線路結(jié)構(gòu)對稱性進行判斷；步驟4：基于步驟3的對稱性判斷結(jié)果，對接地極線路故障進行判別；步驟5：當(dāng)接地極線路發(fā)生故障后，繼電保護裝置向監(jiān)控裝置發(fā)出故障告警信號；提高了接地極線路保護方法的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化領(lǐng)域，具體涉及特高壓直流輸電系統(tǒng)中接地極線路保護方法的判據(jù)構(gòu)造。

背景技術(shù)

接地極是特高壓直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，主要起到鉗制中性點電壓、為不平衡電流提供通路等作用。然而，隨著特高壓直流工程的快速發(fā)展，接地極的選址日益困難。為避免直流偏磁對換流站設(shè)備產(chǎn)生影響，部分已投運的直流工程接地極址與換流站的距離已超過100km。而部分設(shè)計中的特高壓直流工程，接地極址距離換流站甚至接近200km。因此接地極線路保護不容忽視。

目前特高壓直流系統(tǒng)接地極線路采用同塔雙回的架設(shè)方式?，F(xiàn)有特高壓直流輸電工程的接地極線路保護包括接地極線路差動保護、接地極線路不平衡保護、基于注入法的接地極線路保護。

接地極線路差動保護利用基爾霍夫定律，當(dāng)接地極線路出現(xiàn)故障時，部分直流電流將根據(jù)阻抗分配原理流入大地，接地極線路上兩側(cè)電流不再相等。根據(jù)接地極線路首段和末端測量電流向量和構(gòu)造保護判據(jù)。當(dāng)和電流大于規(guī)定數(shù)值時可識別接地極故障。然而，這一方法依賴于流經(jīng)接地極線路的直流電流，當(dāng)雙極平衡運行或金屬回線運行時，該方法失效。同時，差動保護依賴于線路兩側(cè)通信，一旦通信中斷，保護將無法正常工作。因此，提出一種依賴于單端量且不依靠直流電流的保護方法作為差動保護的后備保護，對于接地極線路保護體系的構(gòu)建極為重要。

接地極線路不平衡保護通過比較雙回接地極線路中的測量電流進行故障識別。當(dāng)接地極線路流過較大電流時，若一回接地極線路發(fā)生故障，兩回接地極線路中的測量電流之間將會存在較大差電流。然而，這一方法同樣依賴于流經(jīng)接地極線路的直流電流，當(dāng)雙極平衡運行或金屬回線運行時，該方法失效。該保護方法在接地極線路末端故障時存在保護死區(qū)，且當(dāng)雙回接地極線路同點接地時保護無法正確識別。

基于注入法的接地極線路保護通過信號注入裝置向接地極線路注入高頻正弦電流信號，并測量信號注入點的同頻電壓幅值，計算出接地極線路的阻抗變化，用以反映線路運行狀況。然而，由于對不同運行狀態(tài)下的高頻信號響應(yīng)特征的研究尚不充分，實際運行中基于注入法的接地極線路保護依然存在明顯缺陷，保護存在較大范圍的死區(qū)，拒動情況時有發(fā)生。

因此目前運用于特高壓直流系統(tǒng)的接地極保護方案無法完全滿足柔性直流系統(tǒng)線路保護的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有接地極線路保護方案的缺陷，本發(fā)明在基于注入法的傳統(tǒng)接地極線路保護基礎(chǔ)上，利用測量阻抗橫差提出一種包含主保護與后備保護的接地極線路保護方法，旨在解決現(xiàn)有接地極線路保護方法性能無法完全滿足要求的術(shù)問題。

本發(fā)明一方面提供了一種基于高頻電流信號注入的特高壓直流接地極線路保護方法，包括：

(1)高頻電流信號注入步驟：

在接地極線路首端安裝高頻電流信號發(fā)生器，將高頻信號注入接地極線路，信號頻率為13.95kHz，為防止高頻信號侵入直流系統(tǒng)，在接地極線路首端和末端裝設(shè)諧振頻率為13.95kHz的阻波器。

(2)保護判據(jù)所需電氣量采集步驟：