[發明專利]一種基于行波波形相似性的高壓直流輸電線路保護方法

有效

• 申請號: 201910659214.2
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110380390B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 童曉陽;楊明杰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明公開一種基于行波波形相似性的高壓直流輸電線路保護方法，涉及高壓直流輸電線路故障檢測領域。區外故障時直流輸電線路整流側線模前行波與逆變側線模反行波波形之間的相似度高，區內故障時相似度低。分別采集整流側與逆變側電壓和電流，計算得到整流側線模前行波與逆變側線模反行波；利用電壓梯度檢測保護啟動；在保護啟動后，在整流側將線模前行波向逆變側傳送，在逆變側將線模反行波向整流側傳送；分別在整流側和逆變側計算整流側線模前行波與逆變側線模反行波之間改進的DTW距離，建立直流輸電線路故障判據。本方法能夠準確識別直流輸電線路的各種故障，具有較好的耐同步特性，抗過渡電阻能力強，具有一定的抗噪聲和異常數據的能力。

技術領域

本發明涉及一種高壓直流輸電線路的故障區域檢測技術領域。

背景技術

隨著互聯電網規模的擴大和電壓等級的不斷升高，基于本地信息的傳統后備保護整定配合復雜、動作延時長，難以滿足電網安全運行的要求，在潮流轉移和系統振蕩時，傳統后備保護可能會誤動切除正常線路，其靈敏度也會受到高阻接地故障的影響。近年來隨著廣域量測系統的發展，利用廣域信息檢測故障元件的廣域后備保護受到了國內外學者的關注，已有較多的廣域后備保護算法被提出。

索南加樂,劉凱,粟小華等.輸電線路綜合阻抗縱聯保護新原理[J].電力系統自動化,2008(03):36-41.提出基于綜合阻抗的保護原理，將線路兩端電壓相量和與線路兩端電流相量和的比值定義為綜合阻抗，其虛部在區外故障時為絕對值較大負數，在區內故障時為正數或絕對值較小負數，據此檢測出故障線路；

李振興,尹項根,張哲,等.基于綜合阻抗比較原理的廣域繼電保護算法[J].電工技術學報,2012,27(8):179-186.提出將綜合阻抗的定義由雙端擴展到多端，計算某一區域的綜合阻抗，利用其在區內、外故障時的差異，形成基于廣域綜合阻抗的故障元件判別原理；

發明專利公開號CN101295874A，公開了“一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯保護判定方法”，提出基于正序故障分量的綜合阻抗計算方法，根據正序故障分量綜合阻抗模值與定值的大小關系來判斷線路區段內是否有故障存在，從而檢測出故障線路。

上述文獻所提方法各有不足之處，利用三相電流計算綜合阻抗的方法會受到負荷電流的影響，在重負荷或潮流轉移的情況下計算不準確，由于故障分量在故障后短暫存在，利用故障分量計算正序綜合阻抗的方法只能短時使用，無法應對緩慢提升的過渡電阻。本發明提出了一種新的輸電線路故障檢測方法，考慮了線路的對地電容電流，利用線路兩側的電流、電壓和線路阻抗，構造了一種新的縱聯阻抗，利用正序故障分量、負序分量、零序分量來構造故障判據，不受過渡電阻、潮流轉移等因素的影響，可在故障后長時間使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于行波波形相似性的高壓直流輸電線路保護方法，它能有效地解決高壓直流輸電線路區內外故障時的辨識區內外故障的技術問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于行波波形相似性的高壓直流輸電線路保護方法，其步驟包括：

步驟一、采集高壓直流輸電設備中線路保護裝置整流側的正極電壓、負極電壓、正極電流、負極電流，它們的單位依次為kV、kV、kA、kA，分別減去正常運行時(即當前采樣時刻的5毫秒之前)的正極電壓、負極電壓、正極電流、負極電流，得到整流側正極電壓故障分量、負極電壓故障分量、正極電流故障分量、負極電流故障分量；通過相模變換，得到整流側線模電壓故障分量ΔU_r1、線模電流故障分量ΔI_r1；將ΔU_r1、ΔI_r1通過式(1)，計算得到整流側線模前行波ΔU_rf、整流側線模反行波ΔU_rr：

其中，Z_c是線路的線模波阻抗；