CN110632454A - 一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，属于直流输电线路故障选极技术领域。首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压；其次对所获取的电压构造不平衡方向电压，根据不平衡方向电压的波形，进而算得其衰减的能量，然后将正极线路的不平衡方向电压衰减的能量与负极线路的不平衡方向电压衰减的能量进行比值，根据比值的大小得到故障极，如果比值大于2，则为正极线路故障；如果比值小于0.5，则为负极线路故障；如果比值在0.5和2之间，则为两极线路故障。

Description

一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法
技术领域
本发明涉及一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，属于直流输电线路故障选极技术领域。
背景技术
高压直流输电以其输送容量大、线路造价低、控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有重要地位。由于高压直流输电系统的输送距离远，故障后暂态谐波含量丰富，使得输电线路极间耦合作用显著，当高压直流输电线路单极非正常运行(单极重启或接地故障)时，会在健全极线路中产生感应电气量，造成健全极线路保护误动作，因此可靠地选极显得尤为重要。以往我们选极都是利用对特高压直流双极输电线路耦合特性及其影响因素进行了仿真分析，然后提出了利用双极电压比值的方法来进行选极，但对于本极轻微故障还是另一极严重故障的区分度不足，对识别造成很大的干扰。
正负两极直流输电线路，一极正常运行，另一极发生接地短路故障，故障极电压将会减小。由于两极长线路之间电磁耦合的存在，非故障极电压同样也会减小。通过构造不平衡方向电压后发现，故障极的不平衡方向电压波形衰减的能量远大于非故障极的不平衡方向电压波形衰减的能量，借此，可以构建新型的故障选极算法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，用以解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压；其次对所获取的电压构造不平衡方向电压，根据不平衡方向电压的波形，进而算得其衰减的能量，然后将正极线路的不平衡方向电压衰减的能量与负极线路的不平衡方向电压衰减的能量进行比值，根据比值的大小得到故障极，如果比值大于2，则为正极线路故障；如果比值小于0.5，则为负极线路故障；如果比值在0.5和2之间，则为两极线路故障。
具体步骤为：
Step1：读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压。
Step2：对所获取的电压构造不平衡方向电压，具体为。
udir(k)＝udir(k-1)+u(k)-u(k-n) (1)
Figure BDA0002194223240000021
式(1)和式(2)中，n为选取的时窗采样点数，k为当前值，udir(k)为构造的不平衡方向电压数据中第k个数据，u(k)为全量电压数据中第k个数据。
Step3：求不平衡方向电压波形衰减的能量，具体为：
Figure BDA0002194223240000022
式(3)中，udir+为正极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，udir-为负极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，P+为正极线路不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线路不平衡方向电压衰减的能量。
Step4：定义正极线路不平衡方向电压衰减的能量P+与负极线路不平衡方向电压衰减的能量P-的比值为Kj，具体为：
Kj＝P+/P- (4)
式(4)中，P+为正极线不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线不平衡方向电压衰减的能量。
Step5：通过判断Kj的大小来选出故障极：
若Kj大于2，则为正极线路故障；
若Kj小于0.5，则为负极线路故障；
若Kj在0.5和2之间，则为两极线路故障。
所述的采样率为10KHz。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过构造故障后短时窗内的不平衡方向电压，两极线路不平衡方向电压衰减的能量差异明显，有利于可靠选极。
(2)本发明算法简单，整体逻辑结构简单。
附图说明
图1是本发明高压直流输电线路仿真模型图；
图2是本发明实施例1中M端两极电压图；
图3是本发明实施例1中M端两极不平衡方向电压图；
图4是本发明实施例2中M端两极电压图；
图5是本发明实施例2中M端两极不平衡方向电压图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压；其次对所获取的电压构造不平衡方向电压，根据不平衡方向电压的波形，进而算得其衰减的能量，然后将正极线路的不平衡方向电压衰减的能量与负极线路的不平衡方向电压衰减的能量进行比值，根据比值的大小得到故障极，如果比值大于2，则为正极线路故障；如果比值小于0.5，则为负极线路故障；如果比值在0.5和2之间，则为两极线路故障。
具体步骤为：
Step1：读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压。
Step2：对所获取的电压构造不平衡方向电压，具体为。
udir(k)＝udir(k-1)+u(k)-u(k-n) (1)
Figure BDA0002194223240000031
式(1)和式(2)中，n为选取的时窗采样点数，k为当前值，udir(k)为构造的不平衡方向电压数据中第k个数据，u(k)为全量电压数据中第k个数据。
Step3：求不平衡方向电压波形衰减的能量，具体为：
Figure BDA0002194223240000032
式(3)中，udir+为正极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，udir-为负极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，P+为正极线路不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线路不平衡方向电压衰减的能量。
Step4：定义正极线路不平衡方向电压衰减的能量P+与负极线路不平衡方向电压衰减的能量P-的比值为Kj，具体为：
Kj＝P+/P- (4)
式(4)中，P+为正极线不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线不平衡方向电压衰减的能量。
Step5：通过判断Kj的大小来选出故障极：
若Kj大于2，则为正极线路故障；
若Kj小于0.5，则为负极线路故障；
若Kj在0.5和2之间，则为两极线路故障。
所述的采样率为10KHz。
实施例1：某1100kV直流输电线路仿真模型如图1所示。其线路参数如下：直流输电线路全长3300km。故障位置：正极线路距M端100km发生故障。采样频率为10kHz
(1)根据说明书中的第一步得到量测端的故障电压波形和数据，波形如图2所示。
(2)根据说明书中的第二步可以得到不平衡方向电压，波形如图3所示。
(3)根据说明书的第三步到第四步的不平衡方向电压衰减能量的计算公式得到两极线路量测端电压的衰减能量P+和P-以及Kj，如表1所示。
(4)根据说明书中的第五步可以判断出该故障为正极故障，如表1所示。
Figure BDA0002194223240000041
表1
实施例2：某1100kV直流输电线路仿真模型如图1所示。其线路参数如下：直流输电线路全长3300km。故障位置：负极线路距N端750km发生故障。采样频率为10kHz。
(1)根据说明书中的第一步得到量测端的故障电压波形和数据，波形如图4所示。
(2)根据说明书中的第二步可以得到不平衡方向电压，波形如图5所示。
(3)根据说明书的第三步到第四步的不平衡方向电压衰减能量的计算公式得到两极线路量测端电压的衰减能量P+和P-以及Kj，如表2所示。
(4)根据说明书中的第五步可以判断出该故障为正极故障，如表2所示。
Figure BDA0002194223240000042
表2
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压；其次对所获取的电压构造不平衡方向电压，根据不平衡方向电压的波形，进而算得其衰减的能量，然后将正极线路的不平衡方向电压衰减的能量与负极线路的不平衡方向电压衰减的能量进行比值，根据比值的大小得到故障极，如果比值大于2，则为正极线路故障；如果比值小于0.5，则为负极线路故障；如果比值在0.5和2之间，则为两极线路故障。
2.根据权利要求1所述的利用构造不平衡方向电压的故障选极方法，其特征在于具体步骤为：
Step1：读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电压；
Step2：对所获取的电压构造不平衡方向电压，具体为：
udir(k)＝udir(k-1)+u(k)-u(k-n) (1)
Figure FDA0002194223230000011
式(1)和式(2)中，n为选取的时窗采样点数，k为当前值，udir(k)为构造的不平衡方向电压数据中第k个数据，u(k)为全量电压数据中第k个数据；
Step3：求不平衡方向电压波形衰减的能量，具体为：
式(3)中，udir+为正极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，udir-为负极线路量测端电压构造的不平衡方向电压，P+为正极线路不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线路不平衡方向电压衰减的能量；
Step4：定义正极线路不平衡方向电压衰减的能量P+与负极线路不平衡方向电压衰减的能量P-的比值为Kj，具体为：
Kj＝P+/P- (4)
式(4)中，P+为正极线不平衡方向电压衰减的能量，P_为负极线不平衡方向电压衰减的能量；
Step5：通过判断Kj的大小来选出故障极：
若Kj大于2，则为正极线路故障；
若Kj小于0.5，则为负极线路故障；
若Kj在0.5和2之间，则为两极线路故障。
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