[发明专利]一种混合直流输电系统直流线路区内外故障判别方法

说明书

本发明公开一种混合直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，步骤1，当保护启动元件启动后，取时间数据窗并计算其中故障分量、线模电压故障分、线模电流故障分量、线模电压反行波；步骤2，计算采样点k_s及其之后两个点中反行波变化率的最小值并记为du_b/dt_{_m3}；步骤3，设置门槛值th1并与‑du_b/dt_{_m3}比较，判定是否为线路区外故障；步骤4，通过逐点比较找到故障首行波引起的反行波下降结束时刻对应的采样点，步骤5：计算故障首行波下降幅值A；步骤6：计算剩余数据窗内的反行波变化量S；步骤7：计算反行波变化量和故障首行波下降幅值的比值R；步骤8：设置门槛值th2并与R比较，判定是否为线路区内故障。本发明的灵敏度更高，能够区分高阻故障。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种混合直流输电系统直流线路区内外故障判别方法。

背景技术

传统的基于电网换相换流器(LCC)的高压直流输电技术已成熟应用于远距离大容量输电和电力联网。但是，由于换流元件采用半控电力电子器件晶闸管，系统完全依赖交流电网运行，逆变站易发生换相失败，尤其在多馈入直流系统中，容易引发多个换流站级联换相失败，造成严重后果。以全控型器件为基础的电压源换流器(VSC)高压直流输电不依赖交流电网电压支撑运行，可以为无源网络供电，不存在换相失败问题，能够实现有功、无功功率独立调节，在多馈入直流输电系统中，可作为独立电源向电网提供稳态和暂态支撑；但是存在投资成本高、运行损耗大等缺点。

将两种直流输电技术结合起来，形成整流侧采用LCC换流站、逆变侧采用VSC换流站的LCC-VSC混合直流输电系统，可汲取二者的优点，具有广阔的应用前景。然而，由于在VSC侧不配置直流滤波器，且平波电抗器电感值较小，传统直流输电线路行波保护在混合直流输电系统中难以区分VSC侧区内外故障，故不能直接使用。

传统直流输电线路主保护为基于电压或极波变化率的行波保护。线路两端的平波电抗器和直流滤波器组成了故障高频分量传播的天然线路边界，当线路区外发生故障时，电压行波经过线路边界后波头有明显衰减，而线路区内发生故障时，电压行波信号未经线路边界阻隔，变化率较大。因此利用电压或极波变化率可以实现线路区内外故障的判别。而对于LCC-VSC混合直流输电系统，逆变侧采用VSC换流站，未配置直流滤波器，且平波电抗器电感值较小，线路边界对电压信号的衰减作用较弱。对于逆变侧区外故障与线路近逆变侧区内故障情况，整流侧保护检测到的电压或极波变化率无明显区分，无法进行线路区内外故障判别。同理，基于线路边界衰减原理的新型LCC-HVDC线路暂态量保护应用于混合直流输电系统时会遇到同样问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，解决传统高压直流输电线路行波保护和暂态量保护应用到混合柔性直流输电系统中存在的灵敏度不足问题。

本发明所采用的技术方案是：一种混合直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，针对整流侧采用电流源型换流器LCC、逆变侧采用电压源型换流器VSC的混合直流输电系统直流输电线路，应用于整流侧，步骤包括：

步骤1，当保护启动元件启动后，取时间数据窗Δt内，计算Δt内的正极电压故障分量Δu_p(t)，负极电压故障分量Δu_n(t)，正极电流故障分量Δi_p(t)，负极电流故障分量Δi_n(t)，从而进一步计算数据窗Δt内的线模电压故障分量Δu(t)、线模电流故障分量Δi(t)，根据线模电压故障分量Δu(t)、线模电流故障分量Δi(t)计算得到时间数据窗Δt内的线模电压反行波u_b(t)；

步骤2，计算保护启动时刻对应的采样点k_s及其之后两个点中反行波变化率的最小值并记为du_b/dt_{_m3}；