[发明专利]基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法

说明书

本发明公开了一种基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，包括：在接地极引线首端注入高频电流信号，高频电流信号的频率满足不等式：其中，l_T为接地极引线的长度，f_in为高频电流信号的频率，L₁为接地极引线单位长度的电感量，C₁为接地极引线单位长度的电容量；在注入高频电流信号的同时测量接地极引线首端的同频电压信号；根据接地极引线测量阻抗的模值等于同频电压信号的幅值与高频电流信号的幅值之比获得接地极引线测量阻抗的模值；在接地极引线测量阻抗的模值小于整定值时判定接地极引线存在故障。本发明给出了注入的高频电流信号的频率选择范围，在此范围内可以保证接地极引线测量阻抗随着故障距离的增加而单调增大。

技术领域

本发明涉及特高压直流输电线路监控技术领域，具体涉及一种基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法。

背景技术

特高压直流输电技术具有输送容量大、输电距离远、控制性能强等优点，在电能的远距离传输及区域电网互联中发挥了举足轻重的作用。接地极是特高压直流输电系统的重要组成部分，主要起到提供大地回流通路、建立系统电压参考点等作用。随着特高压直流输电工程的不断建设和投运，接地极的极址选择日趋困难，同时考虑到直流偏磁对换流站设备的影响，某些特高压直流输电工程的接地极距离换流站距离已超过100km，给接地极引线的保护带来严重的影响。此外，当特高压直流输电系统以双极平衡方式或者单极-金属回线方式运行时，接地极引线上无电流，给接地极引线的故障识别和处理带来了极大的挑战。

传统的接地极引线保护广泛采用电流不平衡保护原理，通过检测并列运行的两条接地极引线上直流电流不平衡度识别接地极引线故障，该方法具有很强的灵敏度。传统方式中也有将电流差动保护及过流保护应用于接地极引线的故障识别中，取得了较好效果。然而，以上方法均只能用于单极-大地回线运行方式，无法在双极平衡方式或单极-金属回线方式运行时及时发现接地极引线存在的隐患，可能导致在直流工程切换至单极-大地回线运行方式后发生故障，危及人畜生命安全。

为解决双极平衡方式运行时接地极引线故障识别问题，现有技术中提出了基于注入法的故障监视原理，采用注入脉冲信号和高频信号的方法检测相应的反射波和高频阻抗，进而识别故障。但由于接地极引线高频及暂态特征的研究并不充分，现有的阻抗监视策略在实际运行过程中存在拒动的情况，接地极引线故障监视结果的可靠性较低。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中基于注入法监视特高压直流输电接地极引线故障可靠性低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，包括：在接地极引线首端注入高频电流信号，高频电流信号的频率满足不等式：其中，l_T为接地极引线的长度，f_in为高频电流信号的频率，L₁为接地极引线单位长度的电感量，C₁为接地极引线单位长度的电容量；在注入高频电流信号的同时测量接地极引线首端的同频电压信号；根据接地极引线测量阻抗的模值等于同频电压信号的幅值与高频电流信号的幅值之比获得接地极引线测量阻抗的模值；在接地极引线测量阻抗的模值小于整定值时判定接地极引线存在故障。

现有的基于注入法的接地极引线阻抗监视方法，不能保证接地极引线测量阻抗随故障距离增加而单调变化，因而在实际运行过程中存在拒动的情况。本发明通过对接地极引线进行全频段阻抗-距离的特性分析，给出了注入的高频电流信号的频率选择范围，在此范围内可以保证接地极引线测量阻抗随着故障距离的增加而单调增大，提高了监视特高压直流输电接地极引线故障的可靠性，降低了接地极引线故障识别判据的整定难度。并且，现有的基于注入法的接地极引线阻抗监视方法需要注入频率为上万赫兹的电流信号，而本发明注入的高频电流信号的频率与接地极引线长度成反比，对于100千米长的接地极引线，需要注入的高频电流信号的频率仅为几百赫兹，因而对测量同频电压信号的信号采样装置无特殊要求，方便实施。