[发明专利]一种超高压直流输电系统故障保护方法

说明书

本发明涉及一种适用于超高压直流输电系统故障保护方法，执行如下步骤：各站附近的两个互感器实时测量电流量，当故障发生后，通过电流量计算故障电流分量，判断故障相对于站的位置；每个站在判断出故障相对位置后，即命令故障所在线路断路器保持开放，非故障所在线路断路器闭锁，并从非故障所在线路的方向，向后续站发送闭锁命令，之后延时等待是否有闭锁信号到来，若无闭锁信号，则断开故障线路上的断路器，若有闭锁信号，则将故障线路上的断路器亦闭锁。最接近故障点的站由于未接收到闭锁信号，断路器动作；其他站由于接收到最接近故障点的站所发的闭锁信号，相应的断路器不动作；其他站亦会向最接近故障点的站发闭锁信号。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护和自动化领域，具体涉及一种应用于高压直流输电系统的故障保护方法。

背景技术

近年来，我国风力发电、光伏发电等可再生能源装机容量不断扩大，使得发电中心远离负荷中心，对高压输电技术提出了迫切需求。与交流输电相比，直流输电具有输送容量大、送电距离远、电网互联方便、功率调节容易、线路走廊窄等诸多优点，从而受到了较大的关注和发展。

MMC换流器是一种新型的VSC结构，具有模块化的拓扑，其优点是输出电压等级高、开关损耗低和输出电压波形好，是未来柔性直流输电的发展方向。目前世界上已有多个基于MMC的高压直流输电工程投入运行。通过MMC将大规模风能、太阳能发电基地接入电网，可以缓解电压波动对电网造成的冲击，提高清洁能源发电的并网效率。可以预见，在未来的电力系统中，MMC-HVDC输电技术将会发挥更大的作用。

在整个直流输电系统中，直流输电线路是直流系统故障率最高的元件，运行数据也显示国内直流输电可靠性指标偏低，鉴于直流输电线路继电保护的技术水平和运行水平对电力系统安全性影响最大，而直流输电技术仍处于发展阶段，相应的保护方法并不成熟，因此，研究简单可靠，适用广泛的保护技术，对我国电力产业的发展具有重大意义。

发明内容

考虑到传统保护的速度性与选择性互相矛盾，速度性受制于选择性，本发明提供一种整定简单，可靠性强的超高压直流输电系统故障保护方法。该保护方法采用先动作，后选择的原则，在准确判断出故障位置之前，近故障点的断路器已经动作，将故障区域隔离，后续通过其他断路器不动作来实现整个系统的选择性，从而大大提高了保护的速度。相较于传统的纵联保护，该保护方法的动作速度更快，且不受线路分布电容的影响；相较于广泛应用于输电线路的行波保护，适用于辐射状、环状等各种拓扑结构的超高压直流输电网，在极间故障、接地故障时都能可靠动作。技术方案如下：

一种适用于超高压直流输电系统故障保护方法，执行如下步骤：

(1)各站附近的两个互感器实时测量电流量，当故障发生后，通过电流量计算故障电流分量，并据其方向、大小关系，判断故障相对于站的位置；

(2)每个站在判断出故障相对位置后，即命令故障所在线路断路器保持开放，非故障所在线路断路器闭锁，并从非故障所在线路的方向，向后续站发送闭锁命令，之后延时等待是否有闭锁信号到来，该延时取决于线路长度和处理器时钟周期，若无闭锁信号，则断开故障线路上的断路器，若有闭锁信号，则将故障线路上的断路器亦闭锁。

(3)最接近故障点的站由于未接收到闭锁信号，断路器动作；其他站由于接收到最接近故障点的站所发的闭锁信号，相应的断路器不动作；其他站亦会向最接近故障点的站发闭锁信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

相较于传统的纵联保护，该保护方法的动作速度更快，且不受线路分布电容的影响；相较于广泛应用于输电线路的行波保护，该保护方法整定简单，可靠性强，适用于各种拓扑结构的直流输电网，在极间故障、接地故障时都能可靠动作。

附图说明

图1为六端直流输电环网拓扑结构图。

图2为近故障点站两侧电流方向不同示意图。