[發明專利]混合高壓直流輸電系統直流輸電線路故障選區方法

有效

• 申請號: 202010045270.X
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111262226B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 成少杰;郝治國;謝凡;張保會;范新凱
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H7/28;H02H1/00;G01R31/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了混合高壓直流輸電系統直流輸電線路故障選區方法，采集保護啟動元件判定故障發生時刻起一定時間窗內LCC側正負極直流輸電線路電壓波形并求取相應的線模電壓波形；求取數據窗內線模電壓最小值，并求取線模電壓最小點之后剩余數據窗內線模電壓最大值；計算故障前線模電壓與數據窗內線模電壓最小值的差值記為電壓跌落值，計算該線模電壓最小值與其后線模電壓最大值的差值的絕對值記為電壓回升值，將電壓回升值與電壓跌落值的比值記為電壓回升比；分別將電壓回升比、電壓跌落值與對應的整定門檻值進行比較，判定故障是否為線路區內故障；本發明方法耐受過渡電阻能力強，數據窗短，速度快，能夠滿足混合高壓直流輸電系統對保護速動性的要求。

技術領域

本發明屬于電力系統領域，涉及高壓直流輸電系統直流輸電線路保護技術領域，具體涉及一種混合高壓直流輸電系統直流輸電線路的電流源型換流器(LCC)側單端量保護選區方法。

背景技術

在混合高壓直流輸電系統中，其直流輸電線路跨度長、所面臨的地理環境十分復雜，易發生各種故障，進而導致直流輸電系統閉鎖，威脅到整個電力系統的安全穩定運行。因此，當混合高壓直流輸電系統直流輸電線路發生故障時，迅速并準確地判別故障十分重要。

目前，常用的高壓直流輸電線路保護原理主要包括基于電壓變化率的行波保護及基于行波波形相似度的縱聯保護等。行波保護采用線路電壓變化率、電壓變化量及電流變化量作為主要判別依據，當線路區內故障發生時，保護安裝處檢測到故障行波電壓跌落迅速且幅度較大，電壓變化量及電壓變化率均較大；而當線路區外故障發生時，受線路邊界的限流電抗器等元件的衰減作用影響，電壓變化量和電壓變化率較小，因而可區分線路區內外故障，但行波保護原理受過渡電阻影響很大，對高阻故障無法有效判別。基于波形相似度的縱聯保護利用電力系統通信技術實現直流輸電線路兩端故障行波波形的傳輸與對比，在線路區內故障下線路兩端行波相似度較低，而在區外故障下線路兩端行波相似度較高，據此可實現區內外故障判別，該保護原理可靠性高，但因通信時間的限制無法作為線路主保護。隨著高壓直流輸電工程的增多，中國電力系統日益呈現出大規模交直流混聯電網的復雜格局。高壓直流輸電系統因慣性小、結構復雜，一旦發生故障將迅速造成嚴重后果，因而復雜的電網格局對直流線路保護原理的速動性和可靠性提出了更高的要求。更高的判別速度和更強的耐受過渡電阻能力是高壓直流輸電線路保護所面臨最大的需求和挑戰。

發明內容

為了解決現有高壓直流輸電線路故障判別速度及耐受過渡電阻能力不足的問題，本發明的目的是提供一種混合高壓直流輸電系統直流輸電線路故障選區方法，適用于電流源型換流器(LCC)側超高速單端量主保護選區，能夠在數十微秒內實現區內外故障的有效判別，并具備強的耐受過渡電阻能力、算法簡單。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

混合高壓直流輸電系統直流輸電線路故障選區方法，針對整流側采用電流源型換流器LCC、逆變側采用多電平模塊化換流器MMC的混合高壓直流輸電系統直流輸電線路的LCC側故障選區，包括以下步驟：

步驟1：直流輸電線路故障后，保護啟動元件啟動后，取一定時間數據窗ΔT內直流輸電線路的電流源型換流器(LCC)側正負極電壓波形U_p(t)、U_n(t)(其中t∈[t₀,t₀+ΔT])，根據相模變換方法求取對應的線模電壓波形U₁(t)，公式如下：

步驟2：求取該數據窗內線模電壓的最小值，記為U_min，對應時刻記為t_min，U_min＝min(U₁(t))，t∈(t₀，t₀+ΔT]；