CN110336256B - 一种直流输电线路比率制动选极方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直流输电线路比率制动选极方法和系统。所述方法和系统通过采集直流输电线路电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并在所述线路的电流差分值满足保护启动判据时，启动直流保护，再根据电流突变量确定比率制动电流选极判据是否成立，最后根据所述判断结果来确定启动的直流保护的动作是否出口。本发明所述的直流输电线路比率制动选极方法和系统在某一直流输电线路发生金属性或者高阻故障时，故障极的比率制动电流选极判据成立，线路保护动作，而非故障极比率制动电流选极判据不成立，非故障极线路保护不动作，较好地解决了直流输电线路发生故障时，非故障极线路保护误动的问题，提高了直流输电线路保护的性能。

Description

一种直流输电线路比率制动选极方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域,并且更具体地，涉及一种直流输电线路比率制动选极方法和系统。
背景技术
与传统交流输电系统相比，高压直流输电系统具有输送容量大、传输距离远、损耗低等优点，在远距离输电、大区域的电网互联、地下电缆输电等方面得到了广泛应用。高压直流输电线路肩负能源产地和负荷中心时间段电能传输的重任，其输电距离远，运行条件恶劣，故障率相对直流系统其他部分更高，约占直流系统故障的50％。因此，高性能的高压直流输电线路保护对提高整个电网的安全稳定性具有重要意义。
目前，直流输电线路保护以行波保护、欠压微分保护作为直流输电线路主保护。其中，行波保护和微分欠压保护可以快速响应直流线路故障，但当一极线路发生故障时，由于线路极间互感的影响，非故障极线路保护易误动。为解决直流输电线路中非故障极线路保护误动的问题，必须提出高可靠性的选极方法，以保证非故障极线路可靠不误动。
发明内容
为了解决现有技术中由于缺乏高可靠性的选极方法，而使直流输电线路中非故障极线路保护容易误动的技术问题，本发明提供一种直流输电线路比率制动选极方法，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t；
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，t0≤k≤t；
当所述t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
进一步地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
进一步地，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，其计算公式为：
Figure BDA0002118678340000031
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure BDA0002118678340000032
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
进一步地，所述根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据包括：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，其计算公式分别为：
Figure BDA0002118678340000041
Figure BDA0002118678340000042
式中，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤k≤t；
确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，所述比率制动电流选极判据的公式为：
iΣΔ(t)＞αiDΔ(t)
式中，α为比率制动系数，α＞1，αiDΔ(t)为方向制动量。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种直流输电线路比率制动选极系统，所述系统包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路和第二直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
进一步地，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure BDA0002118678340000051
Figure BDA0002118678340000061
式中，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
进一步地，所述初始设置单元设置的启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式包括：
第一直流输电线路保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。；
第一直流输电线路比率制动电流选极判据的计算公式为：
iΣΔ(t)＞αiDΔ(t)
Figure BDA0002118678340000062
Figure BDA0002118678340000063
式中，iΣΔ(t)为t时刻第一直流输电线路方向动作量，iDΔ(t)为比例方向制动量，α为比率制动系数，α＞1，αiDΔ(t)为方向制动量，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
本发明技术方案提供的直流输电线路比率制动选极方法和系统通过采集直流输电线路电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并在所述线路的电流差分值满足保护启动判据时，启动直流保护，再根据电流突变量确定比率制动电流选极判据是否成立，最后根据所述判断结果来确定启动的直流保护的动作是否出口。本发明所述的直流输电线路比率制动选极方法和系统在某一直流输电线路发生金属性或者高阻故障时，故障极的比率制动电流选极判据成立，线路保护动作，而非故障极比率制动电流选极判据不成立，非故障极线路保护不动作，较好地解决了直流输电线路发生故障时，非故障极线路保护误动的问题，提高了直流输电线路保护的性能。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的直流输电线路比率制动选极方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的直流输电线路的示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端发生高阻故障时方向动作量和方向制动量随时间变化的波形示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的第二直流输电线路末端发生金属性故障时方向动作量和方向制动量随时间变化的波形示意图；
图5为根据本发明优选实施方式的直流输电线路比率制动选极系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的直流输电线路比率制动选极方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的直流输电线路比率制动选极方法100从步骤101开始。
在步骤101，采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔。
图2为根据本发明优选实施方式的直流输电线路的示意图。如图2所示，在本优选实施方式中，所述第一直流输电线路为极Ⅰ线路，第二直流输电线路为极Ⅱ线路，所述第一直流输电线路M侧是极Ⅰ线路的整流侧，第一直流输电线路N侧是极Ⅰ线路的逆变侧，iM为直流线路M侧电流值，iN为直流线路N侧电流值，电流正方向为极母线指向线路。
在步骤102，当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t。
在步骤103，根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，t0≤k≤t。
在步骤104，当所述t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
优选地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
优选地，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，其计算公式为：
Figure BDA0002118678340000101
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值
diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure BDA0002118678340000102
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
优选地，所述根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据包括：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)，其计算公式分别为：
Figure BDA0002118678340000103
Figure BDA0002118678340000104
式中，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤k≤t；
确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣΔ(t)和比例方向制动量iDΔ(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，所述比率制动电流选极判据的公式为：
iΣΔ(t)＞αiDΔ(t)
式中，α为比率制动系数，α＞1，αiDΔ(t)为方向制动量。
图3为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端发生高阻故障时方向动作量和方向制动量随时间变化的波形示意图。在本优选实施方式中，当如图2所示的第一直流输电线路末端F3发生高阻故障时，如图3所示，将第一直流输电线路M侧保护启动的时刻设为0时刻，实线为方向制动量随时间变化波形，虚线为方向动作量随时间变化波形，第一直流输电线路末端发生高阻故障时，由波形可知，第一直流输电线路M侧保护启动16ms后，对端电流量传递到M侧后，第一直流输电线路M侧方向动作量大于方向制动量，第一直流输电线路M侧比率制动电流选极判据成立，M侧保护动作出口。
图4为根据本发明优选实施方式的第二直流输电线路末端发生金属性故障时方向动作量和方向制动量随时间变化的波形示意图。在本优选实施方式中，当如图2所示的第二直流输电线路末端F5发生金属性故障时，如图4所示，将第一直流输电线路M侧保护启动的时刻设为0时刻，实线为方向制动量随时间变化波形，虚线为方向动作量随时间变化波形，第二直流输电线路末端发生金属性故障时，由波形可知，第一直流输电线路M侧保护启动后，第一直流输电线路M侧方向动作量始终小于方向制动量，第一直流输电线路M侧比率制动电流选极判据不成立，M侧保护不动作。
图5为根据本发明优选实施方式的直流输电线路比率制动选极系统的结构示意图。如图5所示，本优选实施方式所述的直流输电线路比率制动选极系统500包括：
初始设置单元501，其用于确定第一直流输电线路和第二直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧。
数据采集单元502，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流。
数据处理单元503，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立。
保护启动单元504，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0。
保护出口单元505，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
优选地，所述数据处理单元503根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure BDA0002118678340000131
Figure BDA0002118678340000132
式中，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
优选地，所述初始设置单元501设置的启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式包括：
第一直流输电线路保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。；
第一直流输电线路比率制动电流选极判据的计算公式为：
iΣΔ(t)＞αiDΔ(t)
Figure BDA0002118678340000133
Figure BDA0002118678340000134
式中，iΣΔ(t)为t时刻第一直流输电线路方向动作量，iDΔ(t)为比例方向制动量，α为比率制动系数，α＞1，αiDΔ(t)为方向制动量，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
本发明所述直流输电线路比率制动选极系统对直流输电线路进行选选极保护的方法与本发明所述直流输电线路比率制动选极方法的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (7)

1.一种直流输电线路比率制动选极方法，其特征在于，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量△iM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t；
根据第一直流输电线路M侧电流突变量△iM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，t0≤k≤t；
当所述t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量△iM(k)，其计算公式为：
Figure FDA0003499708950000031
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure FDA0003499708950000032
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第一直流输电线路M侧电流突变量△iM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)，并确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)是否满足比率制动电流选极判据包括：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量△iM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)，其计算公式分别为：
Figure FDA0003499708950000033
Figure FDA0003499708950000034
式中，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤k≤t；
确定所述第一直流输电线路方向动作量iΣ△(t)和比例方向制动量iD△(t)是否满足比率制动电流选极判据，其中，所述比率制动电流选极判据的公式为：
iΣ△(t)>αiD△(t)
式中，α为比率制动系数，α>1，αiD△(t)为方向制动量。
5.一种直流输电线路比率制动选极系统，其特征在于，所述系统包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路和第二直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻比率制动电流选极判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，当所述t时刻比率制动电流选极判据不成立时，第一直流输电线路M侧保护不动作。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure FDA0003499708950000051
Figure FDA0003499708950000052
式中，△iM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，△iN(k-Ttran)为k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述初始设置单元设置的启动保护判据和比率制动电流选极判据的计算公式包括：
第一直流输电线路保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0；
第一直流输电线路比率制动电流选极判据的计算公式为：
iΣ△(t)＞αiD△(t)
Figure FDA0003499708950000061
Figure FDA0003499708950000062
式中，iΣ△(t)为t时刻第一直流输电线路方向动作量，iD△(t)为比例方向制动量，α为比率制动系数，α＞1，αiD△(t)为方向制动量，n为t0～t时间段的采样点数，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
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