CN109752630B - 一种同塔双回直流线路故障选线方法 - Google Patents

一种同塔双回直流线路故障选线方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同塔双回直流线路故障选线方法，在1MHZ采样率下，利用量测端获取故障前10ms和故障后10ms时窗长度下各极线故障电压，用各极线故障电压减去正常情况下的各极线电压得到故障分量电压；再对故障分量电压进行归一化处理得到归一化极线电压；最后选取故障后10ms时窗长度归一化极线电压来进行方差计算；若计算出的方差小于设定的阈值，则判断该极线发生故障。本发明具有计算方法简单，易于实现，选线效果好的显著优点。

Description

一种同塔双回直流线路故障选线方法
技术领域
本发明涉及一种同塔双回直流线路故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
同塔双回直流系统兼具直流和同塔架设送电线路的双重特点，其送电容量大，所需线路走廊窄，节约土地资源和电力建设成本，有着非常高的经济和社会效益。直流线路是同塔双回直流输电系统的重要组成部分，其电压等级高，输电距离远，在输送大容量电能的过程中途经区域大多为人烟稀少的偏远山区，其环境恶劣，地质条件和气象条件复杂多样，极易引发故障。故障选线研究是同塔双回直流线路保护的重要组成部分，准确判断出故障线路有助于运维人员快速处理故障，有效保障直流系统安全稳定运行。目前，对同塔双回线的选线研究大多集中在交流线路上，急需提出一种针对直流线路的同塔双回线故障选线方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种同塔双回直流线路故障选线方法，以实现同塔双回直流线路单极线故障时的快速选线。
一种同塔双回直流线路故障选线方法，其步骤如下：
步骤一：极线故障电压的获取：单极线接地故障时，在1MHz的采样率下，取故障前10ms和故障后10ms时窗长度下各极线的电压u″R,IP(k)、u″R,IN(k)、u″R,IIP(k)、u″R,IIN(k)，其中采样点k＝1，2，…，204；下标R为量测端；IP、IN、ⅡP、ⅡN分别为I回正极线、I回负极线、Ⅱ回正极线、Ⅱ回负极线；
步骤二：故障分量电压的计算：用步骤(1)所得各极线的故障电压减去正常情况下的各极线电压得到故障分量电压；
Figure BDA0001986981320000021
式(1)中，u′R,IP(k)、u′R,IN(k)、u′R,IIP(k)、u′R,IIN(k)为故障分量电压；uR,IP|0|、uR,IN|0|、uR,IIP|0|、uR,IIN|0|为正常情况下的各极线电压；
步骤三：故障分量电压的归一化：
Figure BDA0001986981320000022
式(2)中，u″R,IP(k)、u″R,IN(k)、u″R,IIP(k)、u″R,IIN(k)为归一化极线电压；μR,IP、μR,IN、μR,IIP、μR,IIN为归一化极线电压的均值；σR,IP、σR,IN、σR,IIP、σR,IIN为归一化极线电压的标准差；
步骤四：故障选线判据的构造：
根据式(3)来计算归一化电压数据的方差ξ2 R,h；
Figure BDA0001986981320000023
式(3)中，u″R,h(q)为故障后10ms时窗长度归一化极线电压，其中q＝104，…，204；
Figure BDA0001986981320000024
为故障后10ms时窗长度归一化极线电压的平均值；ξ2 R,h为10ms时窗长度归一化极线电压的方差；下标h代表极线，即：I回正极线IP、I回负极线IN、Ⅱ回正极线ⅡP、Ⅱ回负极线ⅡN；
经过大量仿真计算结果验证，取阈值ξ2 R,h＝1，提出如下判据：
ξ2 R,h≤1时，判断为极线发生故障；
ξ2 R,h＞1时，判断为极线未故障
本发明的有益效果是：
本发明对同塔双回直流线路的故障分量电压进行归一化处理得到归一化极线电压，并计算归一化极线电压的方差，若方差满足判据则判断极线发生故障。本发明具有计算方法简单，易于实现，选线效果好的显著优点。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例1中量测端所获的各极线故障分量电压波形；
图3为实施例2中量测端所获的各极线故障分量电压波形。
具体实施方式
一种同塔双回直流线路故障选线方法，步骤如下：
步骤一：极线故障电压的获取：单极线接地故障时，在1MHz的采样率下，取故障前10ms和故障后10ms时窗长度下各极线的电压u″R,IP(k)、u″R,IN(k)、u″R,IIP(k)、u″R,IIN(k)，其中采样点k＝1，2，…，204；下标R为量测端；IP、IN、ⅡP、ⅡN分别为I回正极线、I回负极线、Ⅱ回正极线、Ⅱ回负极线。
步骤二：故障分量电压的计算：用步骤(1)所得各极线的故障电压减去正常情况下的各极线电压得到故障分量电压。
Figure BDA0001986981320000031
式(1)中，u′R,IP(k)、u′R,IN(k)、u′R,IIP(k)、u′R,IIN(k)为故障分量电压；uR,IP|0|、uR,IN|0|、uR,IIP|0|、uR,IIN|0|为正常情况下的各极线电压。
步骤三：故障分量电压的归一化：
Figure BDA0001986981320000041
式(2)中，u″R,IP(k)、u″R,IN(k)、u″R,IIP(k)、u″R,IIN(k)为归一化极线电压；μR,IP、μR,IN、μR,IIP、μR,IIN为归一化极线电压的均值；σR,IP、σR,IN、σR,IIP、σR,IIN为归一化极线电压的标准差。
步骤四：故障选线判据的构造：
根据式(3)来计算归一化电压数据的方差ξ2 R,h。
Figure BDA0001986981320000042
式(3)中，u″R,h(q)为故障后10ms时窗长度归一化极线电压，其中q＝104，…，204；
Figure BDA0001986981320000043
为故障后10ms时窗长度归一化极线电压的平均值；ξ2 R,h为10ms时窗长度归一化极线电压的方差；下标h代表极线，即：I回正极线IP、I回负极线IN、Ⅱ回正极线ⅡP、Ⅱ回负极线ⅡN。
经过大量仿真计算结果验证，取阈值ξ2 R,h＝1，提出如下判据：
ξ2 R,h≤1时，判断为极线发生故障；
ξ2 R,h＞1时，判断为极线未故障
实施例1
假设Ⅰ回正极线距整流侧500km处发生金属性接地故障，利用式(1)得到的整流侧量测端各极线故障分量电压波形如图2所示。对故障分量电压进行归一化处理得到归一化极线电压分量，并选取故障后10ms时窗长度归一化极线电压分量来进行方差计算，得到ξ2 R,IP＝0.7648，ξ2 R,IN＝1.9319，ξ2 R,ⅡP＝1.9175，ξ2 R,ⅡN＝1.9030。因为ξ2 R,IP＝0.7648<1，因此判断Ⅰ回正极线发生故障。
实施例2
假设Ⅱ回负极线距整流侧900km处发生金属性接地故障，利用式(1)得到整流侧量测端的各极线故障分量电压波形如图3所示。对故障分量电压进行归一化处理得到归一化极线电压分量，并选取故障后10ms时窗长度归一化极线电压分量来进行方差计算，得到ξ2 R,IP＝1.9601，ξ2 R,IN＝1.9979，ξ2 R,ⅡP＝1.9648，ξ2 R,ⅡN＝0.6489。因为ξ2 R,ⅡN＝0.6489<1，因此判断Ⅱ回负极线发生故障。

Claims (1)

1.一种同塔双回直流线路故障选线方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：极线故障电压的获取：单极线接地故障时，在1MHz的采样率下，取故障前10ms和故障后10ms时窗长度下各极线的电压uR,IP(k)、uR,IN(k)、uR,IIP(k)、uR,IIN(k)，其中采样点k＝1，2，…，204；下标R为量测端；IP、IN、ⅡP、ⅡN分别为I回正极线、I回负极线、Ⅱ回正极线、Ⅱ回负极线；
步骤二：故障分量电压的计算：用步骤(1)所得各极线的故障电压减去正常情况下的各极线电压得到故障分量电压；
Figure FDA0002874656130000011
式(1)中，u′R,IP(k)、u′R,IN(k)、u′R,IIP(k)、u′R,IIN(k)为故障分量电压；uR,IP(k)、uR,IN(k)、uR,IIP(k)、uR,IIN(k)为故障前10ms和故障后10ms时窗长度下各极线的电压，其中采样点k＝1，2，…，204；uR,IP|0|、uR,IN|0|、uR,IIP|0|、uR,IIN|0|为正常情况下的各极线电压；
步骤三：故障分量电压的归一化：
Figure FDA0002874656130000012
式(2)中，u″R,IP(k)、u″R,IN(k)、u″R,IIP(k)、u″R,IIN(k)为归一化极线电压；μR,IP、μR,IN、μR,IIP、μR,IIN为故障分量电压的均值；σR,IP、σR,IN、σR,IIP、σR,IIN为故障分量电压的标准差；
步骤四：故障选线判据的构造：
根据式(3)来计算归一化电压数据的方差ξ2 R,h；
Figure FDA0002874656130000021
式(3)中，u″R,h(q)为故障后10ms时窗长度归一化极线电压，其中采样点q＝104，…，204；
Figure FDA0002874656130000022
为故障后10ms时窗长度归一化极线电压的平均值；ξ2 R,h为10ms时窗长度归一化极线电压的方差；下标h代表极线，即：I回正极线IP、I回负极线IN、Ⅱ回正极线ⅡP、Ⅱ回负极线ⅡN；N为故障后10ms时窗长度采样点q的总数，N＝150001；
经过大量仿真计算结果验证，取阈值ξ2 R,h＝1，提出如下判据：
ξ2 R,h≤1时，判断为极线发生故障；
ξ2 R,h＞1时，判断为极线未故障。
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