CN106385010A - 一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，首先在近站端安装两个电流测量装置，在近极址端安装两个电流测量装置，测得近站端的两个电流计算得到第一不平衡电流，测得近极址端的两个电流计算得到第二不平衡电流，分别与各端的不平衡保护定值作比较，当任一端不平衡电流达到定值，保护装置判断接地极引线双端不平衡保护动作。此种保护方法可对接地极引线全长范围内接地故障和单根引线断线故障进行有效识别。

Description

一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法

技术领域

本发明涉及一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法。

背景技术

特高压直流输电适合远距离大容量传输电能，我国能源分布和能源需求不匹配，所以特高压直流输电在我国得到了迅猛的发展。接地极是特高压直流输电系统的重要设备之一。接地极引线连接换流站中性母线与接地极，在大地回线运行时起到提供电流回路和电压钳位的作用，接地极线路发生接地故障后，直流系统仍然可以正常运行，但是在有较大的电流流入接地点时，对接地点周边的生态环境和人身安全造成重大威胁。所以接地极引线保护以消除入地电流为目的，并尽量减小接地极引线故障引起直流闭锁。

由于接地极引线单端接地的特殊性，目前对接地极引线保护的配置主要有接地极线开路保护，用近站端的两个电流形成单端的不平衡保护，接地极引线过负荷保护。由于接地极引线单端接地，传统的不平衡保护在故障点靠近接地点时故障特性不明显，无法保护线路全长的故障。所以研究可以识别接地极引线全长范围内接地的保护具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其可对接地极引线全长范围内接地故障和单根引线断线故障进行有效识别。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，首先在近站端安装两个电流测量装置，在近极址端安装两个电流测量装置，测得近站端的两个电流计算得到第一不平衡电流，测得近极址端的两个电流计算得到第二不平衡电流，分别与各端的不平衡保护定值作比较，当任一端不平衡电流达到定值，保护装置判断接地极引线双端不平衡保护动作。

上述4个电流测量装置分别安装在相并联的两根接地极引线的两端。

上述第一不平衡电流的计算方法是，将近站端的两个电流相减并取绝对值得到。

上述第二不平衡电流的计算方法是，将近极址端的两个电流相减并取绝对值得到。

上述不平衡保护定值的设置原则是：当接地极引线发生金属接地故障时，至少有一端的不平衡电流能够达到自己的定值，使接地极引线不平衡保护能够正确动作，并且能够躲过正常运行时最大不平衡电流和区外故障时引起的最大不平衡电流。

上述不平衡保护定值设置为固定值，或通过比例制动。

上述保护动作的策略是：单极大地运行时执行重启动策略，如果重启后一定时间窗内再次出现不平衡电流达到了不平衡保护定值，则不再重启而直接闭锁单极直流；双极大地运行时保护动作后执行极平衡策略使接地点入地电流达到最小接近于0，消除入地电流对接地点造成的危害。

采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：本发明通过计算双端的不平衡电流，通过定值整定使双端的不平衡电流保护范围进行重叠，从而达到保护线路全长的目的，并能通过两端的不平衡电流的大小关系进行接地极引线接地故障和单根断线故障的识别，并能根据两端的不平衡电流计算出金属接地时的故障位置。

附图说明

图1是本发明中电流测量装置的安装位置示意图；

图2是本发明在金属接地故障时接地极部分的等效电路图。

主要元件标号说明：

IDEL1：接地极引线1近站端电流

IDEL2：接地极引线2近站端电流

IDEE1：接地极引线1近极址端电流

IDEE2：接地极引线2近极址端电流

IDEL：从换流站流入接地极的总电流

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，首先在近站端安装两个电流测量装置，在近极址端安装两个电流测量装置，并将这4个电流测量装置测得的电流送入同一保护装置进行保护算法运算，可同时配合图1所示，在本实施例中，将每根接地极引线的两端分别设置为电流测点，用于安装电流测量装置，其中，近站端的两个电流IDEL1、IDEL2相减得到接地极引线近站端的不平衡电流并取绝对值得到第一不平衡电流I_dif1，近极址端的两个电流IDEE1、IDEE2相减得到接地极引线近极址端的不平衡电流并取绝对值得到第二不平衡电流I_dif2，计算出双端的不平衡电流后分别和各端的不平衡保护定值作比较，当任一端不平衡电流达到定值并经一定时间的延时后，保护装置判断接地极引线双端不平衡保护动作。

配合图2所示，接地极引线是电阻均匀分布的导线，线路长度和电阻成正比，假设接地极引线1在f点发生金属接地故障，此时电流测点IDEL1和f点的距离占线路全长的比例为x，并假设单根接地极引线全长的电阻为R，则各部分的电阻如图2所示，发生故障时IDEL由于直流控制系统的作用保持不变，根据等效电路图计算得到：

$\left\{\begin{array}{c}IDEL1=\frac{1}{1+x}IDEL\\ IDEE1=0\\ IDEL2=IDEE2=\frac{x}{1+x}IDEL\end{array}\right.---\left(1\right)$

通过公式(1)计算双端不平衡电流：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{dif1}=|IDEL1-IDEL2|=\frac{1-x}{1+x}IDEL\\ I_{dif2}=|IDEL1-IDEL2|=\frac{x}{1+x}IDEL\end{array}\right.---\left(2\right)$

设k₁和k₂分别为I_dif1和I_dif2与IDEL的比值，则可以得到：

其中x∈(0,1) (3)

设z＝k₁/k₂，根据式(3)可以得到：

$z=\frac{1-x}{x}---\left(4\right)$

以此求出X即是故障的大致位置：

$x=\frac{1}{1+z}---\left(5\right)$

当发生单根接地极引线断线故障时，以接地极引线1发生断线为例，可以根据式(2)、(3)得到：

$\left\{\begin{array}{c}IDEL1=IDEE1=0\\ IDEL2=IDEE2=IDEL\\ k_1=k_2=1\end{array}\right.---\left(6\right)$

根据式(1)、(2)可以计算出双端的不平衡电流，并和不平衡电流定值作比较判断保护是否动作，选取合适的K1、K2可以实现双端不平衡保护保护接地极引线全长的目的。根据式(3)、(4)、(5)可以根据计算出的两端不平衡电流计算出故障位置，根据式(6)可以判断出接地极引线1断线故障，同理也可以判断出接地极引线2断线。

需要说明的是，设定的不平衡保护定值可以是固定值，也可以是通过比例制动，定值设置的原则是通过合理的定值，设置当接地极引线发生金属接地故障时，至少有一端的不平衡电流能够达到自己的定值，使接地极引线不平衡保护能够正确动作，并且能够躲过正常运行时最大不平衡电流和区外故障时引起的最大不平衡电流。

当接地极引线发生金属接地故障时，至少一端的不平衡电流达到自己的定值，并且通过两端不平衡电流计算出故障点和近站端的距离。保护动作后采取如下策略：单极大地运行时执行重启动策略，如果重启后一定时间窗内再次出现不平衡电流达到了不平衡保护定值，则不再重启而直接闭锁单极直流。双极大地运行时保护动作后执行极平衡策略使接地点入地电流达到最小接近于0，消除入地电流对接地点造成的危害。

综合上述，本发明一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，在并联的两根接地极引线两端分别配置电流测点，然后由两根接地极引线同一端的两个电流计算不平衡电流，然后可以分别设定不平衡保护动作定值，如果任一端的不平衡电流达到设定的定值时双端不平衡保护动作。该方法用来计算不平衡电流的两个电流测点分别取自接地极引线的同一端，不存在采样和传输延时，并且具有识别单根接地极引线断线故障和估算出故障距离的功能。通过设定合理的定值能实现保护接地极引线全长的目的。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：首先在近站端安装两个电流测量装置，在近极址端安装两个电流测量装置，测得近站端的两个电流计算得到第一不平衡电流，测得近极址端的两个电流计算得到第二不平衡电流，分别与各端的不平衡保护定值作比较，当任一端不平衡电流达到定值，保护装置判断接地极引线双端不平衡保护动作。

2.如权利要求1所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述4个电流测量装置分别安装在相并联的两根接地极引线的两端。

3.如权利要求1所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述第一不平衡电流的计算方法是，将近站端的两个电流相减并取绝对值得到。

4.如权利要求1所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述第二不平衡电流的计算方法是，将近极址端的两个电流相减并取绝对值得到。

5.如权利要求1所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述不平衡保护定值的设置原则是：当接地极引线发生金属接地故障时，至少有一端的不平衡电流能够达到自己的定值，使接地极引线不平衡保护能够正确动作，并且能够躲过正常运行时最大不平衡电流和区外故障时引起的最大不平衡电流。

6.如权利要求5所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述不平衡保护定值设置为固定值，或通过比例制动。

7.如权利要求1所述的一种特高压直流接地极引线双端不平衡保护方法，其特征在于：所述保护动作的策略是：单极大地运行时执行重启动策略，如果重启后一定时间窗内再次出现不平衡电流达到了不平衡保护定值，则不再重启而直接闭锁单极直流；双极大地运行时保护动作后执行极平衡策略使接地点入地电流达到最小接近于0，消除入地电流对接地点造成的危害。