[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

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护方法，尤其是涉及一种基于电压、电流突变方向的高压直流输电线路保护方法。

背景技术

直流输电工程的线路长、跨越地形复杂，故障率较高，直流输电线路保护作用重大。现有直流输电线路保护方法主要有行波保护、低电压保护和差动保护。行波保护动作速度快，但易受干扰影响，其可靠性受波头检测结果影响很大。低电压保护在线路内部发生高阻接地故障时可能拒动。电流差动保护易受故障暂态和负荷调整过程的影响，不能实现速动，其可靠性受通讯通道的影响较大。研究适用于直流输电系统多种运行方式、易实现、具有可靠选择性和在区内高阻抗接地时能准确动作的高压直流输电线路保护方法十分必要。

目前提出的高压直流输电线路保护方法主要包括以下几类：1)利用线路两端电压、电流突变量或是两者乘积（即暂态能量）实现区内区外故障判断；2)结合行波保护方法和边界保护方法实现单极或双极直流系统的线路保护；3)基于高压直流输电线路分布参数模型的新型电流差动保护方法或距离保护方法。以上保护方法在一定程度上解决了现有直流输电线路保护的一些缺陷，但没有讨论是否可用于直流输电系统的多种运行方式，且部分保护方法对采样频率、通信通道和硬件的要求较高。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种适用于直流输电系统多种运行方式、易实现、具有可靠选择性和在区内高阻抗接地和故障性雷击时能准确动作的高压直流输电线路保护方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

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。

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。

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可按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：

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