[发明专利]基于电压、电流突变方向的高压直流输电线路保护方法

权利要求书

1.一种基于电压、电流突变方向的高压直流输电线路保护方法，该方法的实现步骤如下：

步骤（1）对直流输电线路保护安装处的电压、电流突变量的方向特征进行分析；

步骤（2）提出判别电压、电流突变量方向的判据：

将电压突变量和电流突变量在一段时间内的积分值与设定门槛值比较，判别电压突变量和电流突变量的方向；

步骤（3）提出高压直流输电线路保护判据与方法。

2.如权利要求1所述的基于电压、电流突变方向的高压直流输电线路保护方法，其特征是，所述步骤（1）中，在发生故障的瞬间,即控制系统未启动或控制系统开始调整但仍未调整到稳定状态的暂态过程中：

1)正极或负极线路发生区内故障时，该极线路上整流侧保护测量处的电压突变量与电流突变量的方向相反，逆变侧两者方向相同；

2)发生极-极故障时，整流侧和逆变侧保护测量处的电压、电流突变量仍符合以上特征；

3)与区内故障时不同，正极和负极整流站和逆变站电抗器外侧故障时，线路两端保护测量处的电压、电流突变量的方向同时相同或同时相反；

4)交流母线处故障时电压、电流突变量的方向特征与对应的电抗器外侧故障相同。

3.如权利要求1所述的基于电压、电流突变方向的高压直流输电线路保护方法，其特征是，所述步骤（2）中，

1)由于以上电压、电流突变量方向的暂态分析均为故障发生后至调节器的调节过程没有完成前这段时间，研究表明该调节过程至少需要5ms，因此数据窗长度不宜大于5ms；雷电干扰持续时间一般为3ms，因此数据窗长度宜大于3ms；综上，积分计算的数据窗长度为5ms；

2)直流电压控制的整定值通常选取为1.05p.u.，高阻抗接地时低电压保护判据定值取为0.7p.u.，则判别电压突变量方向的门槛值宜取在0.05~0.3p.u.之间；选取0.15倍的额定电压在5ms内的积分值作为判别电压突变量方向的门槛值；直流系统电流控制特性中，绝大多数高压直流输电工程所采用的电流裕度都是0.1倍的额定电流，故障稳态电流为0.1倍的额定电流，因此，判别电流突变量方向的门槛值按0.1倍的额定电流在5ms内的积分值整定；

3)电压、电流突变量方向判别判据：

D_ir(Δu)＝1,(Σm=1N(Δu)>krNUset)]]>

D_ir(Δu)＝-1,(Σm=1N(Δu)<-krNUset)]]>

D_ir(Δi)＝1,(Σm=1N(Δi)>krNIset)]]>

D_ir(Δi)＝-1，(Σm=1N(Δi)<-krNIset)]]>

式中，Δu、Δi分别表示电压、电流突变量，D_ir表示突变量方向；若成立，Δu的方向为正，记为D_ir(Δu)=1；若成立，Δu的方向为负，记为D_ir(Δu)=-1；同理，若成立，Δi的方向为正，记为D_ir(Δi)=1；若成立，Δi的方向为负，记为D_ir(Δi)=-1；

式中，m＝N，N为所选数据窗内的采样点个数，N为自然数；kr为可靠系数，取1.2~1.5；U_set=0.15U_n，U_n为直流输电系统的额定电压；I_set=0.1I_n，I_n为直流输电系统的额定电流；

4)电压、电流突变量的计算间距为10ms；若保护采样频率为10kHz，Δu和Δi的计算公式分别为：

Δu(K)＝u(K)-u(K-100)

Δi(K)＝i(K)-i(K-100)

式中，K为采样点个数，K为大于100的自然数；u(K)、i(K)分别表示电压、电流的第K个采样值，u(K-100)、i(K-100)分别表示电压、电流的第（K-100）个采样值，Δu(K)、Δi(k)分别表示计算得出的第K个电压、电流突变量的值。