[发明专利]一种两端双极高压直流输电的线路雷击故障选极方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统控制与保护技术领域，具体的说，是涉及一种适用于两端双极高压直流输电的直流线路雷击故障选极方法。

背景技术

两端双极中性点接地直流输电工程的直流侧接线是由两个可独立运行的单极大地回线方式所组成。这种接线方式灵活性好，可靠性高，为大多数直流输电工程所采用。两端双极直流输电系统的两极线路并列运行，存在电磁耦合，其中一极线路故障时，健全极线路上可能感应出较大的电压和电流变化率，造成健全极线路保护误动，从而导致单极故障时双极停运，影响送端电网和受端电网的安全稳定运行。因此，需要正确选择故障极。

调查统计显示，截止2014年3月，国家电网公司共拥有直流线路13条，共计16587.2km。2010—2015年，雷击跳闸占330kV及以上交流输电线路跳闸总数的39.4％～50.8％，雷击重启占±500kV及以上直流输电线路故障重启总数的43.5％～64.3％。雷击是高压直流输电线路故障重启的首要因素。高压直流输电工程的控制与保护系统快速准确动作是应对故障性雷击的首要保证，而正确判别雷击故障极是保护准确动作的前提。

雷电流频率范围较大，且含有较多高次谐波，高压直流输电线路极线间的电磁耦合作用在雷击情况下特别明显。现有大部分直流工程的控制保护系统没有考虑高频分量的电磁耦合。现有的利用直流电流或电压的低频分量构造的故障选极判据，均没有校验在雷击故障和双极故障时的动作特性。

高压直流输电线路发生故障后，故障极线路与非故障极电压突变量幅值的比值近似等于导线的自阻抗和互阻抗之比。线路参数测试结果表明，高压直流输电线路导线自阻抗大于互阻抗，从而当高压直流输电线路发生雷击故障时，故障极线路的电压突变量幅值大于非故障极。利用这一特征，可以构建两端双极高压直流输电工程的直流线路雷击故障选极判据。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种两端双极高压直流输电的线路雷击故障选极方法，本发明可在给定的数据窗口长度下，求取正极和负极直流输电线路整流侧电压突变量的积分值的绝对平均值，将该平均值与设定门槛值比较构建了算法启动判据；利用高压直流输电线路发生雷击故障时，故障极线路的电压突变量幅值大于非故障极这一特征，构建了直流线路单端雷击故障选极判据。该判据仅计算高压直流输电线路整流侧电压突变量积分值及其比值，计算量小，算法简单可靠，节省通信时间，避免了双端判据可能出现的通信误差，具有工程实用意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种两端双极高压直流输电的线路雷击故障选极方法，包括以下步骤：

步骤(1)：在给定的数据窗口长度下，计算正极和负极直流输电线路整流侧各电压突变量的积分值，并计算该积分值对应的绝对值；

步骤(2)：求取各绝对值的平均值，将得到的平均值代入算法启动判据，若满足启动判据，则算法启动，进入步骤(3)，否则算法不启动，返回初始状态；

步骤(3)：算法启动后，计算步骤(1)中正极绝对值与负极绝对值的比值，将该比值代入直流线路雷击故障的单端选极判据，从而判定是否发生故障。

进一步的，步骤(1)中，所述数据窗口的长度为：5ms，该长度的设定依据在于：故障后5ms之内，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，利用故障后5ms之内的测量数据构成的直流输电线路保护判据理论上可不计及控制系统的影响，积分计算的数据窗口长度优选小于等于5ms；而雷电干扰持续时间一般为3ms，为了更好地抵消雷击干扰的影响，积分计算的数据窗口长度优选大于3ms，因此，本文电压突变量积分计算的数据窗长度选优选为5ms。

进一步的，所述步骤(1)中的正极和负极直流输电线路整流侧电压突变量的积分值的具体求解步骤如下：

步骤(1-1)：计算正极和负极直流输电线路整流侧电压突变量。电压突变量的计算间距宜大于积分计算的数据窗长度，本文取为10ms。若采样频率为100kHz，正极和负极直流输电线路整流侧电压突变量的计算式为：

Δu_rj(i)＝u_rj(i)-u_rj(i-1000)

其中，i为采样点序数；r表示整流侧线路电气量测量点；j代表p或n，表示正极或负极。u_rj表示正极或负极直流线路整流侧测量电压；Δu_rj表示正极或负极直流线路整流侧电压突变量。

步骤(1-2)：计算正极和负极直流输电线路整流侧电压突变量的积分值