CN107732882B - 一种高压直流线路方向纵联保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压直流线路方向纵联保护方法，包括以下步骤：S1.直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；S2.通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；S3.基于步骤S2，判断故障点的方向；S4.根据步骤S1～S3，对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障。

Description

一种高压直流线路方向纵联保护方法
技术领域
本发明涉及高压线路的技术领域，特别涉及一种高压直流线路方向纵联保护方法。
背景技术
目前，方向比较式纵联保护是长距离交流输电线路的主保护方式之一，相比电流差动保护，方向纵联保护具有通信量小、不要求两侧数据严格同步等优点，但高压直流线路中不存在交流工频电压、电流量，这致使传统的依据工频电压、电流向量的距离保护元件不再适用，需要改进方向判别方法，使方向纵联保护适用于高压直流输电线路。
发明内容
本发明为解决上述的一种或多种不足，提供一种高压直流线路方向纵联保护方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高压直流线路方向纵联保护方法，包括以下步骤：
S1.直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；
S2.通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；
S3.基于步骤S2，判断故障点的方向；
S4.根据步骤S1～S3，对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障。
在上述方案中，直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；然后通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；根据求解的数据信息，判断故障点的方向；对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障；故障距离计算结果判断故障方向，并与线路对侧交换方向信息，综合判断是否是本线路故障；实现高压直流线路的快速保护；采用本方法判断故障方向，克服了依赖工频电气量的传统方向元件在直流线路保护中不再适用的问题；且相较纵联差动保护，线路两侧交换信息少，不要求数据同步。
优选的，所述的步骤S1具体如下：
直流线路的本侧和对侧分别采集本侧和对侧的保护处的电流量和电压量。
优选的，所述的步骤S2步骤具体如下：
S21.根据直流线路的两侧分别采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生；
S22.判断故障类型。
S23.求解故障点与保护安装处距离。
优选的，所述的步骤S23的具体如下：
判断故障类型，当发生极1直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生极2直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生双极直流线路极间短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
其中，l为故障点离保护安装处的距离，uM(t)、uN(t)、iM(t)、iN(t)分别为保护安装处极1和极2的测量电压和电流；Rg为故障点过渡电阻，为待求量；if(t)为故障点流过过渡电阻的电流；rs、rm为输电线路单位长度自电阻和互电阻；ls、lm是输电线路单位长度自电感和互电感；
其中，if(t)在故障类型为单极接地故障时，流过过渡电阻的电流值利用本端保护安装处两极电流之和来近似；当故障类型为极间短路故障时，流过过渡电阻的电流值利用保护安装侧系统流入故障点的电流近似；
采集一定时间段的n组数据，用差分代替微分，其中，矩阵表示为：
AX＝C；
其中，
当发生极1直流线路接地短路故障时：
当发生极2直流线路接地短路故障时：
当发生双极直流线路极间短路故障时：
用最小二乘法可以求得：
X＝(ATA)-1ATC。
优选的，所述的步骤S3具体如下：
方向元件采用超范围距离保护方法来判断故障方向，其动作方程为：
0<l≤kL
其中，式中l为计算故障距离，L为线路全长，k为可靠系数，且1<k<1.5；当计算故障距离满足判据时，则判为正方向故障。
优选的，所述的步骤S4具体如下：
本侧保护判断故障为正方向，并且接收到对侧保护传送过来的故障方向判断结果也为正方向，则判断为本线路故障。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本方案中，故障距离计算结果判断故障方向，并与线路对侧交换方向信息，综合判断是否是本线路故障；实现高压直流线路的快速保护；采用本方法判断故障方向，克服了依赖工频电气量的传统方向元件在直流线路保护中不再适用的问题；且相较纵联差动保护，线路两侧交换信息少，不要求数据同步。
附图说明
图1是本发明一种高压直流线路方向纵联保护方法的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施说例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高压直流线路方向纵联保护方法，其方法流程图如图1所示：包括以下步骤：
S1.直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；
S2.通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；
S3.基于步骤S2，判断故障点的方向；
S4.根据步骤S1～S3，对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障。
在本实施例中，步骤S1具体如下：
直流线路的本侧和对侧分别采集本侧和对侧的保护处的电流量和电压量。
在本实施例中，步骤S2步骤具体如下：
S21.根据直流线路的两侧分别采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生；
S22.判断故障类型。
S23.求解故障点与保护安装处距离。
在本实施例中，步骤S23的具体如下：
判断故障类型，当发生极1直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生极2直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生双极直流线路极间短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
其中，l为故障点离保护安装处的距离，uM(t)、uN(t)、iM(t)、iN(t)分别为保护安装处极1和极2的测量电压和电流；Rg为故障点过渡电阻，为待求量；if(t)为故障点流过过渡电阻的电流；rs、rm为输电线路单位长度自电阻和互电阻；ls、lm是输电线路单位长度自电感和互电感；
其中，if(t)在故障类型为单极接地故障时，流过过渡电阻的电流值利用本端保护安装处两极电流之和来近似；当故障类型为极间短路故障时，流过过渡电阻的电流值利用保护安装侧系统流入故障点的电流近似；
采集一定时间段的n组数据，用差分代替微分，其中，矩阵表示为：
AX＝C；
其中，
当发生极1直流线路接地短路故障时：
当发生极2直流线路接地短路故障时：
当发生双极直流线路极间短路故障时：
用最小二乘法可以求得：
X＝(ATA)-1ATC。
在本实施例中，步骤S3具体如下：
方向元件采用超范围距离保护方法来判断故障方向，其动作方程为：
0<l≤kL
其中，式中l为计算故障距离，L为线路全长，k为可靠系数，且1<k<1.5；当计算故障距离满足判据时，则判为正方向故障。
在本实施例中，步骤S4具体如下：
本侧保护判断故障为正方向，并且接收到对侧保护传送过来的故障方向判断结果也为正方向，则判断为本线路故障。
在上述方案中，直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；然后通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；根据求解的数据信息，判断故障点的方向；对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障；故障距离计算结果判断故障方向，并与线路对侧交换方向信息，综合判断是否是本线路故障；实现高压直流线路的快速保护；采用本方法判断故障方向，克服了依赖工频电气量的传统方向元件在直流线路保护中不再适用的问题；且相较纵联差动保护，线路两侧交换信息少，不要求数据同步。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高压直流线路方向纵联保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.直流线路的两侧分别采集保护处的电流量和电压量；
S2.通过采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生，并通过微分方程求解故障点与保护安装处的距离；
S3.基于步骤S2，判断故障点的方向；
方向元件采用超范围距离保护方法来判断故障方向，其动作方程为：
0＜l≤kL
其中，式中l为计算故障距离，L为线路全长，k为可靠系数，且1＜k＜1.5；当计算故障距离满足判据时，则判为正方向故障；
S4.根据步骤S1～S3，对两侧的方向信息进行判断，确定是否发生本线路区内故障。
2.根据权利要求1所述的高压直流线路方向纵联保护方法，其特征在于：所述的步骤S1具体如下：
直流线路的本侧和对侧分别采集本侧和对侧的保护处的电流量和电压量。
3.根据权利要求1所述的高压直流线路方向纵联保护方法，其特征在于：所述的步骤S2步骤具体如下：
S21.根据直流线路的两侧分别采集的电流量和电压量，判断是否有故障发生；
S22.判断故障类型；
S23.求解故障点与保护安装处距离。
4.根据权利要求3所述的高压直流线路方向纵联保护方法，其特征在于：所述的步骤S23的具体如下：
判断故障类型，当发生极1直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生极2直流线路接地短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
当发生双极直流线路极间短路故障时，保护安装处的测量电压满足：
其中，l为故障点离保护安装处的距离，uM(t)、uN(t)、iM(t)、iN(t)分别为保护安装处极1和极2的测量电压和电流；Rg为故障点过渡电阻，为待求量；if(t)为故障点流过过渡电阻的电流；rs、rm为输电线路单位长度自电阻和互电阻；ls、lm是输电线路单位长度自电感和互电感；
其中，if(t)在故障类型为单极接地故障时，流过过渡电阻的电流值利用本端保护安装处两极电流之和来近似；当故障类型为极间短路故障时，流过过渡电阻的电流值利用保护安装侧系统流入故障点的电流近似；
采集一定时间段的n组数据，用差分代替微分，其中，矩阵表示为：
AX＝C；
其中，
当发生极1直流线路接地短路故障时：
当发生极2直流线路接地短路故障时：
当发生双极直流线路极间短路故障时：
用最小二乘法可以求得：
X＝(ATA)-1ATC。
5.根据权利要求1所述的高压直流线路方向纵联保护方法，其特征在于：所述的步骤S4具体如下：
本侧保护判断故障为正方向，并且接收到对侧保护传送过来的故障方向判断结果也为正方向，则判断为本线路故障。
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