CN112564066B - 一种直流输电线路孪生电流差分保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种直流输电线路孪生电流差分保护方法及系统。其中，该方法包括：根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；根据所述孪生第一判据以及所述孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。

Description

一种直流输电线路孪生电流差分保护方法及系统
技术领域
本申请涉及电气技术领域，特别是涉及一种直流输电线路孪生电流差分保护方法及系统。
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之间电能传输的重任，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，现行的直流输电线路保护以行波保护和微分欠压保护作为主保护，主要依靠电压特征来区分区内故障和正向区外故障，但其耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下保护可能拒动。
针对上述的现有直流输电线路保护耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下可能拒动的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开的实施例提供了一种直流输电线路孪生电流差分保护方法及系统，以解决现有直流输电线路保护耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下可能拒动的技术问题。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种直流输电线路孪生电流差分保护方法，包括：根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种直流输电线路孪生电流差分保护系统，包括：确定孪生判据模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；确定逻辑关系模块，用于根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及保护电流差分模块，用于根据逻辑关系，对直流输电线路孪生电流差分进行保护。
在本发明中，根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；在逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。进而解决了现有直流输电线路保护耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下可能拒动的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是根据本公开实施例所述的一种直流输电线路孪生电流差分保护方法的流程示意图；
图2是根据本公开实施例所述的直流系统示意图；
图3是根据本公开实施例所述的直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系的示意图；以及
图4是根据本公开实施例所述的一种直流输电线路孪生电流差分保护系统的示意图。
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。
根据本实施例的第一个方面，提供了一种直流输电线路孪生电流差分保护方法100。图1示出了该方法的流程示意图，参考图1所示，该方法包括：
S102：根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；
S104：根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及
S106：在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。
具体地，参考图2所示，整流侧为M侧，逆变侧为N侧。以极I线路M侧直流保护作为研究对象，iM为直流线路M侧电流值，电流正方向均为极母线指向线路。根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据。根据孪生第一判据以及孪生第二判据/>确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系。根据逻辑关系，对直流输电线路孪生电流差分进行保护。
具体步骤如下：
如图2所示，以极I线路M侧直流保护作为研究对象，极I线路N侧保护以及极II线路保护与之相同，不再赘述。
采集k时刻M侧线路电流iM(k)，计算k时刻直流线路M侧电流的差分值的绝对值|diM(k)|，计算
计算若满足/>则保护动作出口；否则，进入步骤(4)。
计算若满足/>则保护动作出口；否则，保护返回。
直流线路区内全线金属性故障时，线路上的短路电流在线路分布参数的作用下产生激烈的高频振荡，电流的差分值的绝对值较大，负斜率电流为负且较低，孪生第一判据在启动后1ms内可靠动作，本发明在启动后1ms内可靠动作。
直流线路区内全线高阻故障时，线路上的短路电流在线路分布参数的作用下产生较平缓的振荡，电流的差分值的绝对值较小，α斜率电流为负且较低，孪生第二判据在启动后2ms内可靠动作，本发明在启动后2ms内可靠动作。
直流线路正向区外故障时，线路上的短路电流初始光滑单调上升，电流的差分值的绝对值较小，负斜率电流及α斜率电流基本为0，固定门槛可躲过区外故障，孪生第一判据及孪生第二判据均不动作，本发明可靠不动作。
从而，根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及根据逻辑关系，对直流输电线路孪生电流差分进行保护。进而解决了现有技术中存在的直流输电线路保护以行波保护和微分欠压保护作为主保护，主要依靠电压特征来区内区内故障和正向区外故障，但其耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下保护可能拒动的技术问题。
可选地，直流系统包括第一直流输电线路和第二直流输电线路；第一直流输电线路包括第一直流输电线路整流侧和第一直流输电线路逆变侧，第二直流输电线路包括第二直流输电线路整流侧和第二直流输电线路逆变侧。
可选地，根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据，包括：
根据预先采集的直流系统的参数，确定第一孪生判据为其中，|diM(k)|为k时刻直流线路整流侧电流的差分值的绝对值，iM(k)为k时刻直流线路整流侧电流值，k为保护计算当前时刻，t0为保护启动时刻，t为当前采样时刻，n为t0～t之间采样点数，λ为门槛系数，为大于1的常数，T0为第一浮动门槛计算窗长，T0<5ms，isetmax为固定门槛，按照躲正向区外金属性故障整定，/>为负斜率电流，
可选地，根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第二判据，包括：
根据预先采集的直流系统的参数，确定第二孪生判据为其中，t1为积分起始时刻，t1>t0。T1为第二浮动门槛计算窗长，T1<5ms，/>为α斜率电流，/>α为斜率比较常数。
从而，根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。进而解决了现有直流输电线路保护耐受过渡电阻能力差，高阻故障情况下可能拒动的技术问题。
根据本实施例的另一个方面，提供了一种直流输电线路孪生电流差分保护系统400。参考图4所示，该系统400包括：确定孪生判据模块410，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；确定逻辑关系模块420，用于根据孪生第一判据以及孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及保护动作出口模块430，用于在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口。
可选地，直流系统包括第一直流输电线路和第二直流输电线路，第一直流输电线路包括第一直流输电线路整流侧和第一直流输电线路逆变侧，第二直流输电线路包括第二直流输电线路整流侧和第二直流输电线路逆变侧。
可选地，确定孪生判据模块410，包括：确定第一孪生判据子模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定第一孪生判据为其中，|diM(k)|为k时刻直流线路整流侧电流的差分值的绝对值，iM(k)为k时刻直流线路整流侧电流值，k为保护计算当前时刻，t0为保护启动时刻，t为当前采样时刻，n为t0～t之间采样点数，λ为门槛系数，为大于1的常数，T0为第一浮动门槛计算窗长，T0<5ms，isetmax为固定门槛，按照躲正向区外金属性故障整定，/>为负斜率电流，/>
可选地，确定孪生判据模块410，包括：确定第二孪生判据子模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定第二孪生判据为其中，t1为积分起始时刻，t1>t0。T1为第二浮动门槛计算窗长，T1<5ms，/>为α斜率电流，α为斜率比较常数。
本发明的实施例的一种直流输电线路孪生电流差分保护系统400与本发明的另一个实施例的一种直流输电线路孪生电流差分保护方法100相对应，在此不再赘述。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种直流输电线路孪生电流差分保护方法，其特征在于，包括：
根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；
根据所述孪生第一判据以及所述孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及
在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口；
根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据，包括：
根据预先采集的直流系统的参数，确定所述孪生第一判据为
其中，|diM(k)|为k时刻直流线路整流侧电流的差分值的绝对值，iM(k)为k时刻直流线路整流侧电流值，k为保护计算当前时刻，t0为保护启动时刻，t为当前采样时刻，n为t0～t之间采样点数，λ为门槛系数，为大于1的常数，T0为第一浮动门槛计算窗长，T0<5ms，isetmax为固定门槛，按照躲正向区外金属性故障整定，为负斜率电流，/>
根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第二判据，包括：
根据预先采集的直流系统的参数，确定所述孪生第二判据为
其中，t1为积分起始时刻，t1>t0，T1为第二浮动门槛计算窗长，T1<5ms，为α斜率电流，/>α为斜率比较常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述直流系统包括第一直流输电线路和第二直流输电线路；
所述第一直流输电线路包括第一直流输电线路整流侧和第一直流输电线路逆变侧，所述第二直流输电线路包括第二直流输电线路整流侧和第二直流输电线路逆变侧。
3.一种直流输电线路孪生电流差分保护系统，其特征在于，包括：
确定孪生判据模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定孪生第一判据以及孪生第二判据；
确定逻辑关系模块，用于根据所述孪生第一判据以及所述孪生第二判据，确定直流输电线路孪生电流差分保护的逻辑关系；以及
保护动作出口模块，用于在所述逻辑关系为或门逻辑关系的情况下，保护动作出口；
确定孪生判据模块，包括：
确定第一孪生判据子模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定所述第一孪生判据为
其中，|diM(k)|为k时刻直流线路整流侧电流的差分值的绝对值，iM(k)为k时刻直流线路整流侧电流值，k为保护计算当前时刻，t0为保护启动时刻，t为当前采样时刻，n为t0～t之间采样点数，λ为门槛系数，为大于1的常数，T0为第一浮动门槛计算窗长，T0<5ms，isetmax为固定门槛，按照躲正向区外金属性故障整定，
为负斜率电流，/>
确定孪生判据模块，包括：
确定第二孪生判据子模块，用于根据预先采集的直流系统的参数，确定所述第二孪生判据为
其中，t1为积分起始时刻，t1>t0，T1为第二浮动门槛计算窗长，T1<5ms，为α斜率电流，/>α为斜率比较常数。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述直流系统包括第一直流输电线路和第二直流输电线路；
所述第一直流输电线路包括第一直流输电线路整流侧和第一直流输电线路逆变侧，所述第二直流输电线路包括第二直流输电线路整流侧和第二直流输电线路逆变侧。
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