[發(fā)明專利]基于調(diào)諧頻率下測量波阻抗的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111590874.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN114243659B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李永麗;劉寧寧;陳曉龍;李濤;李松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26;H02H3/28
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發(fā)明涉及一種基于調(diào)諧頻率下測量波阻抗的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，步驟是：確定區(qū)內(nèi)外故障識(shí)別判據(jù)；確定故障啟動(dòng)判據(jù)；確定故障選極判據(jù)；確定保護(hù)方案；線路兩側(cè)持續(xù)采集電流、電壓數(shù)據(jù)并提取其調(diào)諧頻率分量，若某端直流線路保護(hù)安裝處的電流滿足故障啟動(dòng)判據(jù)，則該端保護(hù)啟動(dòng)元件啟動(dòng)，計(jì)算該端調(diào)諧頻率下的測量波阻抗；當(dāng)整流側(cè)、逆變側(cè)兩端調(diào)諧頻率下測量波阻抗均小于門檻值時(shí)，判為區(qū)內(nèi)故障；否則為區(qū)外故障；判定為區(qū)內(nèi)故障，則利用電壓故障分量，計(jì)算選極函數(shù)實(shí)現(xiàn)故障極選擇。本發(fā)明能夠快速可靠識(shí)別直流線路區(qū)內(nèi)、外故障，可靠保護(hù)線路全長，耐過渡電阻能力強(qiáng)，不需要線路兩端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，且動(dòng)作速度較傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護(hù)與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于調(diào)諧頻率下測量波阻抗的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)。

背景技術(shù)

高壓直流輸電(high?voltage?direct?current，HVDC)在異步電網(wǎng)互聯(lián)以及遠(yuǎn)距離大容量送電中應(yīng)用廣泛。HVDC輸電距離一般超過1?000km，沿途地理/氣候條件復(fù)雜惡劣，線路故障可能性較高，亟需可靠的直流線路保護(hù)。目前直流線路一般采用行波保護(hù)為其主保護(hù)，微分欠壓保護(hù)和電流差動(dòng)保護(hù)作為后備保護(hù)。行波保護(hù)動(dòng)作速度快，但在高阻接地故障時(shí)波頭檢測困難；微分欠壓保護(hù)基于線路電壓微分和幅值構(gòu)成判據(jù)，耐過渡電阻能力差；電流差動(dòng)保護(hù)主要用于識(shí)別高阻接地故障，但現(xiàn)有判據(jù)未充分考慮線路分布電容的影響，動(dòng)作速度較慢，甚至長達(dá)1.1s。

現(xiàn)有高壓直流線路保護(hù)分為雙端量保護(hù)和單端量保護(hù)。目前，雙端量線路保護(hù)的研究熱點(diǎn)主要基于行波原理和突變量分析。如利用故障后線路兩端電壓反行波幅值之比構(gòu)成保護(hù)。有文獻(xiàn)利用線路一側(cè)前行波和另一側(cè)反行波波形相關(guān)系數(shù)識(shí)別區(qū)內(nèi)、外故障，該方法具有良好的耐過渡電阻能力，然而需傳遞波形數(shù)據(jù)，對(duì)信道要求較高。有文獻(xiàn)提出利用S變換構(gòu)造相角差判斷電壓、電流突變量極性異同，進(jìn)而判別區(qū)內(nèi)外故障，該保護(hù)方法耐受過渡電阻能力較強(qiáng)，但計(jì)算量大。

單端量線路保護(hù)研究熱點(diǎn)主要基于直流系統(tǒng)的邊界特性。直流輸電線路兩端均配置平波電抗器和直流濾波器，形成直流線路邊界，起到阻隔高頻量的作用。然而此類保護(hù)大多忽略直流線路對(duì)高頻量的衰減作用。而對(duì)于特高壓直流輸電長線路，在線路末端區(qū)內(nèi)故障時(shí)，尤其是末端區(qū)內(nèi)高阻接地故障時(shí)線路首端保護(hù)元件測得的高頻量可能小于整流側(cè)近區(qū)區(qū)外金屬性接地故障時(shí)保護(hù)元件測得的高頻量，從而造成單端暫態(tài)量保護(hù)定值整定困難，甚至引起保護(hù)無法保護(hù)線路全長。為解決這一問題，有文獻(xiàn)提出利用故障電流、直流電抗器壓降構(gòu)成方向判別元件，與邊界元件配合實(shí)現(xiàn)全線保護(hù)，而此類方法保護(hù)速動(dòng)性、可靠性有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)高壓直流輸電線路保護(hù)的缺點(diǎn)，基于電壓、電流行波提出一種基于調(diào)諧頻率下測量波阻抗的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

基于調(diào)諧頻率下測量波阻抗的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，包括步驟：

S1.確定區(qū)內(nèi)外故障識(shí)別判據(jù)：

S2.確定故障啟動(dòng)判據(jù)：

S3.確定故障選極判據(jù)：

S4.確定保護(hù)方案：

利用相模變換實(shí)現(xiàn)直流雙極輸電系統(tǒng)兩極電氣量的解耦；

線路兩側(cè)持續(xù)采集電流、電壓數(shù)據(jù)，并提取其調(diào)諧頻率分量，若某端直流線路保護(hù)安裝處的電流滿足故障啟動(dòng)判據(jù)，則該端保護(hù)啟動(dòng)元件啟動(dòng)，計(jì)算該端調(diào)諧頻率下的測量波阻抗；

當(dāng)整流側(cè)、逆變側(cè)兩端的調(diào)諧頻率下測量波阻抗均小于門檻值時(shí)，判為區(qū)內(nèi)故障；當(dāng)其中任意一端的測量波阻抗大于門檻值時(shí)，判為區(qū)外故障；

若判定為區(qū)內(nèi)故障，則利用電壓故障分量，計(jì)算選極函數(shù)來實(shí)現(xiàn)故障極的選擇。

優(yōu)選的，區(qū)內(nèi)外故障識(shí)別判據(jù)構(gòu)造如下：