CN112003250B - 一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法及系统，对于上下级直流线路采用大差保护+小差保护的方案，利用大差保护判断故障，利用小差保护选线；当大差保护动作时整流侧移相；当收到第一小差保护单元或者第三小差保护单元的动作信号后，整流侧执行重启，当收到第二小差保护单元的动作信号后，整流侧不重启。本发明的直流线路差动保护方法及系统由于大差保护和小差保护都能快速满足动作条件，整流站不需要小差保护的动作信号就可以提前进行动作，因此能够提高保护的动作速度。
Description
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，并且更具体地，涉及一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法及系统。
背景技术
传统电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based HighVoltage Direct Current,LCC-HVDC)具有输送容量大、有功功率快速可控、不存在交流输电的稳定问题、可实现电网的非同步并网等优势，被广泛应用于远距离大容量架空线输电场合。多端直流输电(MTDC)工程是指由3个或者3个以上的换流站及其直流输电线路组成的高压直流输电系统。LCC换流器技术相对成熟，可以用来构成多端直流输电系统。目前，世界上已有3个由LCC构成的多端直流输电工程投入运行(意大利一科西嘉一撒丁岛3端、加拿大魁北克一新英格兰5端(实际按3端运行)及日本的新信浓背靠背3端直流系统，加拿大的纳尔逊河以及美国的太平洋联络线直流输电工程也具有4端直流输电系统的特性。由南方电网负责建设的云贵互联通道工程是国内首个将两端直流改为三端直流的±500千伏直流输电工程，该工程在云南新建禄劝换流站，通过建设直流线路接入已经建成的贵广直流，形成跨云南-贵州-广东的三端超高压直流输电通道。
在直流受端采用多落点方式的多端直流有以下优势：避免建设多回特高压直流输电线路，降低了建设成本，提高了线路利用率。不同地区共用一个电源，减小了直流闭锁后对受端电网的冲击。不同落点可以根据地区电力需求调整功率分配，提高电力输送的灵活性，实现了送端资源的优化配置。但特高压直流受端采用多落点方式后，线路形态发生较大变化，常规两端直流线路的封闭特性优势被破坏，线路故障特征较常规两端直流线路故障特征区别较大，原有线路保护原理存在应用风险。另外，直流线路保护作为单端量保护，在直流多落点的情况下，难以区分上级线路与下级线路的故障，线路故障时存在越级误动或本级拒动风险。因此，需要开展适用于特高压直流受端多落点直流线路保护方法的研究。
发明内容
本发明提出一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法及系统，以解决如何提高特高压直流系统保护的动作速度的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法，所述特高压直流系统包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站，所述方法包括：
计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值；
当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；
发送大差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；
发送第一小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；
发送第二小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；
当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值时，确定所述第二直流线路出现故障；
发送第三小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种特高压直流系统的直流线路差动保护系统，所述特高压直流系统包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站，所述系统包括：
大差保护单元，用于计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值；用于当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；用于发送大差保护动作信号至所述整流站；
动作控制单元，用于控制所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作。
优选地，其中所述系统还包括：
第一小差保护单元，用于计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；用于发送第一小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作。
优选地，其中所述系统还包括：
第二小差保护单元，用于利用计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；用于发送第二小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
优选地，其中所述系统还包括：
第三小差保护单元，用于计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；用于当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值，确定所述第二直流线路出现故障；用于发送第三小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
本发明提供了一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法及系统，对于上下级直流线路采用大差保护+小差保护的方案，利用大差保护判断故障，利用小差保护选线；当大差保护动作时整流侧移相；当收到第一小差保护单元或者第三小差保护单元的动作信号后，整流侧执行重启，当收到第二小差保护单元的动作信号后，整流侧不重启。本发明的直流线路差动保护方法及系统由于大差保护和小差保护都能快速满足动作条件，整流站不需要小差保护的动作信号就可以提前进行动作，因此能够提高保护的动作速度。
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为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的串联接入方式下受端多落点特高压直流输电系统的示意图；
图3为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护的示意图；以及
图4为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护系统400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为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的特高压直流系统的直流线路差动保护方法，对于上下级直流线路采用大差保护+小差保护的方案，利用大差保护判断故障，利用小差保护选线；当大差保护动作时整流侧移相；当收到第一小差保护单元或者第三小差保护单元的动作信号后，整流侧执行重启，当收到第二小差保护单元的动作信号后，整流侧不重启。本发明的直流线路差动保护方法及系统由于大差保护和小差保护都能快速满足动作条件，整流站不需要小差保护的动作信号就可以提前进行动作，因此能够提高保护的动作速度。本发明实施方式提供的特高压直流系统的直流线路差动保护方法100从步骤101处开始，在步骤101计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值。
在步骤102，当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障。
在步骤103，发送大差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作。
在本发明的实施方式中，串联接入方式下受端多落点特高压直流输电系统如图2所示，包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站。串联接入方式下的特高压直流受端多落点系统，其送端结构与传统特高压直流输电的送端相同，受端高、低压阀组之间通过直流线路相连，各自独立构成不同的换流站。串联接入方式下，受端每个换流站只有一个12脉动换流器，因此建设成本较低，同时受端两个换流站的容量能够得到充分利用。
图3为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护的示意图。如图3所示，在本发明的实施方式中，大差保护范围包括直流线路1、逆变站LCC1及直流线路2，小差保护1的范围为直流线路1，小差保护2的范围为逆变站LCC1，小差保护3的范围为直流线路2。大差保护判别故障位置，小差保护进行选线。
在本发明的实施方式中，利用大差保护单元计算所述直流线路1输入端的电流和直流线路2输出端的电流的差值，以获取第一差值；当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；发送大差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；
发送第一小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；
发送第二小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
优选地，其中所述方法还包括：
计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；
当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值时，确定所述第二直流线路出现故障；
发送第三小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
如图3所示，在本发明的实施方式中，利用小差保护1计算所述直流线路1两端的电流的差值，以获取第二差值；当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述直流线路1出现故障；发送第一小差保护动作信号至所述整流站LCC，以使所述整流站LCC根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作。利用小差保护2计算所述逆变站LCC1两端的电流的差值，以获取第二差值；当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定逆变站LCC1出现故障；发送第二小差保护动作信号至所述整流站LCC，以使所述整流站LCC根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。利用小差保护3计算所述直流线路2两端的电流的差值，以获取第三差值；当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值时，确定所述直流线路2出现故障；发送第三小差保护动作信号至所述整流站LCC，以使所述整流站LCC根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
本发明实施方式的特高压直流线路的差动保护是通过比较两端换流站的线路电流来甄别故障的，理论上具有绝对的选择性，由于特高压直流线路分上下两级。为了提高差动保护的动作速度，提出大差保护+小差保护的方案，大差判故障，小差选线。大差保护动作时整流侧移相，收到小差保护1或者小差保护3的动作信号后，整流侧执行重启，收到小差保护2的动作信号后，整流侧不重启。
在本发明的实施方式中，搭建了特高压直流受端多落点方式下的电磁暂态仿真模型，模拟直流线路2首端发生经500Ω过渡电阻故障，分别计算大差和小差动作特性，大差和小差都能快速满足动作条件。此时由于不需要等直流线路2的动作信号就可以通过大差保护提前发送动作信号至整流站进行移相，并在获取小差保护3的动作信号后进行重启，因此提高了保护的动作速度。
图4为根据本发明实施方式的特高压直流系统的直流线路差动保护系统400的结构示意图。如图4所示，本发明实施方式中的特高压直流系统包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站。本发明实施方式提供的特高压直流系统的直流线路差动保护系统，包括：大差保护单元401和动作控制单元402。
优选地，所述大差保护单元401，用于计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值；用于当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；用于发送大差保护动作信号至所述整流站。
优选地，所述动作控制单元402，用于控制所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作。
优选地，其中所述系统还包括：第一小差保护单元，用于计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；用于发送第一小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作。
优选地，其中所述系统还包括：第二小差保护单元，用于利用计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；用于发送第二小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
优选地，其中所述系统还包括：第三小差保护单元，用于计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；用于当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值，确定所述第二直流线路出现故障；用于发送第三小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
本发明的实施例的特高压直流系统的直流线路差动保护系统400与本发明的另一个实施例的特高压直流系统的直流线路差动保护方法100相对应，在此不再赘述。
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。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种特高压直流系统的直流线路差动保护方法，其特征在于，所述特高压直流系统包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站，所述方法包括：
计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值；
当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；
发送大差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作；
其中，所述方法还包括：
计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；
发送第一小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作；
其中，所述方法还包括：
计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；
当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值时，确定所述第二直流线路出现故障；
发送第三小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；
当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；
发送第二小差保护动作信号至所述整流站，以使所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
3.一种特高压直流系统的直流线路差动保护系统，其特征在于，所述特高压直流系统包括：依次串联的整流站、第一直流线路、第一逆变站、第二直流线路和第二逆变站，所述系统包括：
大差保护单元，用于计算所述第一直流线路输入端的电流和第二直流线路输出端的电流的差值，以获取第一差值；用于当确定所述第一差值大于等于预设的第一差值阈值时，确定所述第一直流线路至第二直流线路间出现故障；用于发送大差保护动作信号至所述整流站；
动作控制单元，用于控制所述整流站根据所述大差保护动作信号执行移相操作；
其中，所述系统还包括：
第一小差保护单元，用于计算所述第一直流线路两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一直流线路出现故障；用于发送第一小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第一小差保护动作信号执行重启操作；
其中，所述系统还包括：
第三小差保护单元，用于计算所述第二直流线路两端的电流的差值，以获取第三差值；用于当确定所述第三差值大于等于预设的第三差值阈值，确定所述第二直流线路出现故障；用于发送第三小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第三小差保护动作信号执行重启操作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二小差保护单元，用于利用计算所述第一逆变站两端的电流的差值，以获取第二差值；用于当确定所述第二差值大于等于预设的第二差值阈值时，确定所述第一逆变站出现故障；用于发送第二小差保护动作信号至所述整流站；
所述动作控制单元，还用于控制所述整流站根据所述第二小差保护动作信号不执行重启操作。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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