CN110221177B - 一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，通过获取逆变侧换流母线三相电压和逆变侧区外各线路三相电流的故障分量计算各线路的电流前行波与电流反行波，而后计算各线路电流前行波与电流反行波在故障后时间窗Td内的幅值积分比值的最小值λmin，若λmin小于1.5，则判断发生的故障为逆变站区外故障，否则判断发生的故障为逆变侧区内故障。本发明适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具有较高的普适应，且本发明可为逆变站保护赋予对逆变站区内外故障的辨识能力，具有较高的工程应用前景。

Description

一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法
技术领域
本发明涉及电力系统故障识别技术领域，具体地，涉及一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法。
背景技术
高压直流输电系统输电容量大、输电距离远、传输损耗低，因此在我国电力格局中占据着越来越重要的地位。高压直流输电的基本原理是：在高压直流输电系统的送电端通过整流站进行整流，将三相交流电转换为直流电，电能经过高压直流输电线路传输，在高压直流输电系统的受电端通过逆变站进行逆变，将直流电转换为三相交流电，电能则通过逆变站区外的多条线路输送给与其连接的电网或电站。
为了防止在整流站和逆变站区内发生故障时整流站和逆变站设备损坏，实际工程为整流站和逆变站配置了多类保护，然而实际工程运行经验表明，整流站和逆变站的保护尤其是逆变站的部分保护缺乏对区内外故障的辨识能力。如在逆变站区外的线路发生故障时，逆变站的低直流电压保护、100Hz保护等保护会出现误动作，导致高压直流输电系统误停运，中断功率的传输，甚至影响交流电网的安全稳定。因此有必要引入一种高压直流输电系统逆变站区内外故障的识别方法，为逆变站保护赋予对逆变站区内外故障的辨识能力，为提高逆变站保护的可靠性提供基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具体实现步骤为：
A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压
Figure BDA0002112105290000011
其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；
B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；
C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量
Figure BDA0002112105290000021
基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量
Figure BDA0002112105290000022
D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln在5kH频率的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波
Figure BDA0002112105290000023
Figure BDA0002112105290000024
以及电流反行波
Figure BDA0002112105290000025
Figure BDA0002112105290000026
E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值
Figure BDA0002112105290000027
F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin＝min(λ1,λ2,…,λn)；
G、判断λmin<1×krel(krel为可靠系数)是否成立，若是，判断发生的故障为逆变站区外故障，若否，判断发生的故障为逆变站区内故障。
本发明对uA、uB、uC以及iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的采样频率为100kHz，时间窗Td＝0.5ms，可靠系数krel为1.5。
本发明的有益效果是：
一、本发明可实现对逆变站区内外故障的识别，为逆变站保护赋予对区内外故障的辨识能力，为提高逆变站保护的可靠性提供了基础。
二、本发明利用逆变站换流母线M的电压测点VT以及逆变站区外线路L1，L2，…，Ln首端电流测点CT1、CT2，…，CTn的信号实现逆变站区内外故障的识别，各测点距离逆变站的控制保护系统较近，无需依赖长距离通信汇总采集到的信号数据。
三、本发明仅需要故障后0.5ms的信号，对逆变站区内外故障识别的速动性较强。
四、本发明利用故障后0.5ms的信号计算线路L1，L2，…，Ln的电流前行波与电流反行波，根据电流前行波与电流反行波波速接近光速可知，本发明适应于L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流工程，即无论逆站区外具有多少条线路，只要dmin大于75km，本发明均适用，可适用于大部分的高压直流输电工程，即本发明具有较高的普适应性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为高压直流输电系统逆变站区内外故障分布示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例
一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具体实现步骤为：
A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压
Figure BDA0002112105290000031
其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；
B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；
C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量
Figure BDA0002112105290000041
基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量
Figure BDA0002112105290000042
D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln在5kH频率的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波
Figure BDA0002112105290000043
Figure BDA0002112105290000044
以及电流反行波
Figure BDA0002112105290000045
Figure BDA0002112105290000046
E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值
Figure BDA0002112105290000047
F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin＝min(λ1,λ2,…,λn)；
G、判断λmin<1×krel(krel为可靠系数)是否成立，若是，判断发生的故障为逆变站区外故障，若否，判断发生的故障为逆变站区内故障。
本发明对uA、uB、uC以及iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的采样频率为100kHz，时间窗Td＝0.5ms，可靠系数krel为1.5。
仿真实验
1)仿真设置
基于PSCAD/EMTDC在直流输电系统模型的逆变站区外搭建三根线路L1、L2、L3。其中L1的长度为200km、L2的长度为80km、L3的长度为110km，L1、L2、L3在5kHz频率的线模波阻抗为387欧姆，仿真结果如表1所示。其中f1与f2表示2种不同类型的逆变站区内故障，f3-L1与f3-L2分别表示逆变站区外的线路L1与线路L2上发生的故障；表1中的AG表示A相接地故障，ABG表示A相和B相两相接地故障，ABC表示ABC三相短路故障；表1中的故障距离表示f3-L1或f3-L2距离逆变站换流母线M的距离；f1、f2、f3-L1和f3-L2的过渡电阻均为60Ω，f1、f3-L1和f3-L2的故障初始角为30度。
2)仿真结果分析
根据表1中结果可知，在逆变站内发生不同类型故障时，λmin均大于1.5，此时判断发生的故障为逆变站区内故障；在逆变站区外线路距逆变站换流母线M不同距离处发生不同类型故障时，λmin均小于1.5，此时判断发生的故障为逆变站区外故障。因此可知，无论在逆变站区内还是逆变站区外发生故障，本发明均能够准确识别。
表1仿真结果
Figure BDA0002112105290000051
Figure BDA0002112105290000061
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，所述方法包括：
A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压
Figure FDA0002112105280000011
其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；
B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；
C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量Δu；基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量Δi1，Δi2，…，Δin；
D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波以及电流反行波；
E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值；
F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin；
G、判断λmin<1×krel是否成立，若是，则判断发生的故障为逆变站区外故障；若否，则判断发生的故障为逆变站区内故障，krel为可靠系数。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，所述方法中高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，步骤C具体包括：对ΔuA、ΔuB、ΔuC进行Clark变换得到其线模分量
Figure FDA0002112105280000012
分别对ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn进行Clark变换得到相应的线模分量
Figure FDA0002112105280000013
4.根据权利要求3所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，步骤D具体包括：利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln的线模波阻抗ZL，计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波
Figure FDA0002112105280000021
Figure FDA0002112105280000022
以及电流反行波
Figure FDA0002112105280000023
Figure FDA0002112105280000024
5.根据权利要求4所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，线路L1，L2，…，Ln在5kH频率的线模波阻抗ZL。
6.根据权利要求4所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，步骤E具体包括：计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值
Figure FDA0002112105280000025
7.根据权利要求6所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，步骤F具体包括：计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin＝min(λ1,λ2,…,λn)。
8.根据权利要求1所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，对uA、uB、uC以及iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的采样频率为100kHz。
9.根据权利要求1所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，时间窗Td＝0.5ms。
10.根据权利要求1所述的高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，可靠系数krel为1.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111224386B (zh) * 2020-01-13 2022-05-17 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 纵联保护方法、系统及终端设备
CN113125904B (zh) * 2021-04-20 2022-01-28 西南交通大学 一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法
CN113030653B (zh) * 2021-05-06 2022-02-01 重庆大学 一种用于直流电网单端保护的故障识别方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590655A (zh) * 2012-01-11 2012-07-18 西安交通大学 一种直流输电线路方向故障判别元件及判别方法
CN104459458A (zh) * 2015-01-09 2015-03-25 昆明理工大学 一种利用方向行波特定短窗积分值的线路合闸到故障识别方法
CN105548819A (zh) * 2016-02-19 2016-05-04 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种基于反行波的高压直流输电线路区内外故障识别方法
CN109613400A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华中科技大学 基于限流电抗器电压差异性的架空柔直电网故障检测方法
CN109633366A (zh) * 2018-10-31 2019-04-16 国家电网有限公司 一种配电网单相接地故障选相方法及选相装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590655A (zh) * 2012-01-11 2012-07-18 西安交通大学 一种直流输电线路方向故障判别元件及判别方法
CN104459458A (zh) * 2015-01-09 2015-03-25 昆明理工大学 一种利用方向行波特定短窗积分值的线路合闸到故障识别方法
CN105548819A (zh) * 2016-02-19 2016-05-04 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种基于反行波的高压直流输电线路区内外故障识别方法
CN109633366A (zh) * 2018-10-31 2019-04-16 国家电网有限公司 一种配电网单相接地故障选相方法及选相装置
CN109613400A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 华中科技大学 基于限流电抗器电压差异性的架空柔直电网故障检测方法

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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