[發明專利]基于正、負、零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法

在審

• 申請號: 201910434533.3
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110137921A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 賈科;楊哲;戴明;董雄鷹;方煜;朱正軒;畢天姝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36;G01R31/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明提出了一種基于正、負、零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法，針對某實際特高壓直流分層接入工程，在PSCAD中搭建其電磁暫態模型，獲得換相失敗時背側直流系統的正、負、零序阻抗特征；根據突變量方向元件的保護原理，結合背側直流系統的正、負、零序阻抗特征，提出基于零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法。對于所述突變量相方向元件和相差方向元件，要求保護安裝處背側系統的正、負序阻抗相等，從而準確測出背側系統的正序阻抗；對于所述突變量序方向元件，可以準確測出保護安裝處背側系統的正、負、零序阻抗，但是要求所述背側系統的正、負、零序阻抗的相角與線路序阻抗的相角相等，從而準確判斷出故障方向。

技術領域

本發明屬于交直流混聯特高壓直流分層接入方式下交流系統保護領域，特別地涉及一種一種基于正、負、零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法。

背景技術

長期以來，我國能源消費與資源稟賦之間存在嚴重的空間異質性，大規模、遠距離的輸電要求促進了超\特高壓直流工程的不斷建設和發展。目前華東和華南已經形成了多饋入直流系統，受端電網的支撐能力面臨嚴峻考驗，為了從電網結構上解決這一問題，國內學者率先提出一種特高壓直流分層接入交流電網的方式，即直流逆變站高、低端換流器通過換流變壓器分別接入500kV/1000kV受端電網。

針對這一全新的模式，目前的研究還比較少，主要集中在分層接入系統的方式介紹，多饋入分層短路比的適用性，直流控制系統的整體設計以及功率的協調控制等方面。與多饋入直流相比，受端分層混聯系統的拓撲結構更為復雜，交直流系統間的耦合更加嚴重。特別值得注意的是，受端混聯系統間的交互影響可能導致連鎖故障的發生，這也是目前我國部分電網“強直弱交”現狀的癥結所在。因此，研究直流系統提供暫態電流的故障特征及現有突變量方向保護的適應性情況，提出更適合直流分層接入的保護方法，交流系統保護快速動作隔離故障，是保證“強直弱交”電網穩定運行的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠應用于交直流混聯電網的保護方法，充分考慮直流分層接入的影響，使交流系統輸電線路在直流系統換相失敗時突變量方向保護正確動作。

本發明提供了一種基于正、負、零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法，包括以下步驟：

步驟一：針對某實際特高壓直流分層接入工程，在PSCAD中搭建其電磁暫態模型，獲得換相失敗時背側直流系統的正、負、零序阻抗特征；

步驟二：根據突變量方向元件的保護原理，結合步驟一中的背側直流系統的正、負、零序阻抗特征，提出基于零序阻抗的縱聯突變量方向保護方法，所述突變量方向元件根據原理可以分為相突變量方向元件和序方向突變量元件，其中所述相突變量方向元件分為相和相差方向元件，所述突變量方向元件的適用條件如下：

(1)對于所述突變量相方向元件和相差方向元件，要求保護安裝處背側系統的正、負序阻抗相等，從而準確測出背側系統的正序阻抗；

(2)對于所述突變量序方向元件，可以準確測出保護安裝處背側系統的正、負、零序阻抗，但是要求所述背側系統的正、負、零序阻抗的相角與線路序阻抗的相角相等，從而準確判斷出故障方向。

進一步，所述正、負、零序阻抗特征為：

式中：m＝1、2、0分別表示正序、負、零序分量；ΔUm(k)、ΔIm(k)分別為換流器交流側k次諧波電壓、電流故障分量；對保護而言，僅關心工頻量，即k＝1。

進一步，所述突變量方向元件根據原理可以分為相突變量方向元件和序方向突變量元件，其中相突變量方向元件分為相和相差方向元件，表達式分別為如式(2)和(3)：

序方向元件分為正、負、零序方向元件，表達式分別為(4)、(5)和(6)：