CN113972632B - 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统 - Google Patents

一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113972632B
CN113972632B CN202111177870.2A CN202111177870A CN113972632B CN 113972632 B CN113972632 B CN 113972632B CN 202111177870 A CN202111177870 A CN 202111177870A CN 113972632 B CN113972632 B CN 113972632B
Authority
CN
China
Prior art keywords
line
fault
positive
negative
voltage variation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111177870.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113972632A (zh
Inventor
陈玉
文明浩
韩珂
马睿智
钱堃
王祯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202111177870.2A priority Critical patent/CN113972632B/zh
Publication of CN113972632A publication Critical patent/CN113972632A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113972632B publication Critical patent/CN113972632B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统，属于电力系统继电保护领域，所述方法包括：当发生故障时，获取故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经低通滤波器处理的电压和电流，并依此计算各自对应的整定点电压变化量和各自对应的保护安装处电压变化量；再根据故障后预设时间内正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。本发明提出的方法判据简单，具备选极能力，能有效提升直流线路后备保护动作速度，提升系统的安全稳定性。

Description

一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统。
背景技术
直流输电系统有输送距离远、输送容量大、控制灵活，以及可实现交流系统间非同步联网等优点，在世界范围内得到了广泛的应用。高压直流输电线路输电距离远，故障概率高，直流线路保护作为直流输电工程保护系统不可或缺的组成部分，承担着快速检测并清除线路故障的重大任务，其表现的优劣直接影响到整个直流输电工程的运行性能。
现行的直流输电线路保护通常采用的是ABB和SIEMENS公司的保护方案。其中，直流线路行波保护作为主保护，对直流线路上的故障产生最快速的响应；微分欠压保护是行波保护的后备保护，当行波保护退出运行时，微分欠压保护作为直流输电线路的主保护投入运行；直流线路纵差保护作为行波保护及微分欠压保护的后备保护而配置，主要用于检测输电线路上发生的高阻接地故障。然而，行波保护与微分保护耐过渡电阻能力差，可靠性低且整定依赖于仿真；差动保护作为后备保护，若主保护未响应，差动保护一般需经过600ms的闭锁延时，以及500ms的保护判据延时才能动作，延时过长导致故障极已被闭锁，造成不必要的停运。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统，旨在解决现有技术中存在的直流线路主保护耐过渡电阻能力差且整定依赖于仿真，后备保护动作延时过长的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流线路纵联方向保护方法，包括：
S1：当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理；
S2：获取故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装经低通滤波器处理的电压和电流，计算故障时刻前后各自对应的整定点电压，并依此计算各自对应的整定点电压变化量；
S3：利用故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经过所述低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
S4：根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。
在其中一个实施例中，所述S2包括：
S21：利用公式usetik(t)＝f1[uik(t),iik(t)]计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自对应的整定点故障时刻前后电压；
S22：利用各自对应的整定点故障时刻前后电压计算各自对应的整定点电压变化量；
其中，i＝p,n分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，usetik(t)为整定点电压，uik(t)和iik(t)分别为保护安装处经低通滤波器处理的电压和电流，f1[uik(t),iik(t)]为uik(t)和iik(t)的函数，表示根据线路模型和相应的线路参数计算的整定点电压。
在其中一个实施例中，所述S22包括：
利用公式
Figure GDA0003777726930000031
计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自对应的整定点电压变化量；
其中，i＝p,n，分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I，分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，t0为当前时刻之前的时刻，u2ik(t)为整定点电压变化量，usetik(t)为整定点电压。
在其中一个实施例中，所述S3包括：
利用公式
Figure GDA0003777726930000032
计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经所述低通滤波器处理的电压，进而计算各自对应的保护安装处电压变化量；
其中，i＝p,n分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I，分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，t0为当前时刻之前的某时刻，u1ik(t)为保护安装处电压变化量，uik(t)为经过低通滤波器处理的保护安装处电压。
在其中一个实施例中，所述S4包括：
S41：根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定所述正极线路的故障类型和所述负极线路的故障类型；所述故障类型包括：区内故障和区外故障；
S42：若判定为区内故障，则使对应线路进入故障重启；若判定为区外故障，则等待下一次故障发生，当发生故障后转入步骤S1。
在其中一个实施例中，所述S41包括：
S411：若故障后预设时间内所述正极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述正极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内所述正极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述正极线路逆变侧的正方向；若所述正极线路整流侧和所述正极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为所述正极线路出现区内故障；
S412：若故障后预设时间内所述负极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述负极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内所述负极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述负极线路逆变侧的正方向；若所述负极线路整流侧与所述负极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为所述负极线路出现区内故障。
按照本发明的另一个方面，还提供一种直流线路纵联方向保护装置，包括：
处理模块，用于当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理；
获取模块，用于获取故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经过所述低通滤波器处理的电压和电流，并依此计算各自对应的整定点电压变化量；
计算模块，用于利用故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经过所述低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
判定模块，用于根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。
按照本发明的另一个方面，还提供一种直流线路纵联方向保护系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
按照本发明的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提出的直流线路纵联方向保护方法，判据简单，具备选极能力，能有效提升直流线路后备保护动作速度，提升系统的安全稳定性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的典型双极直流输电系统结构示意图；
图2是本发明一实施例中直流线路纵联方向保护方法的流程图；
图3为本发明一实施例中双极直流输电系统正极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，正极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图4为本发明一实施例中双极直流输电系统正极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，正极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图5为本发明一实施例中双极直流输电系统正极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，负极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图6为本发明一实施例中双极直流输电系统正极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，负极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图7为本发明一实施例中双极直流输电系统负极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，正极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图8为本发明一实施例中双极直流输电系统负极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，正极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图9为本发明一实施例中双极直流输电系统负极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，负极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图10为本发明一实施例中双极直流输电系统负极被保护线路距整流侧50％处发生单极接地故障时，负极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图11为本发明一实施例中双极直流输电系统正负极被保护线路距整流侧50％处发生双极故障时，正极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图12为本发明一实施例中双极直流输电系统正负极被保护线路距整流侧50％处发生双极故障时，正极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图13为本发明一实施例中双极直流输电系统正负极被保护线路距整流侧50％处发生双极故障时，负极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图14为本发明一实施例中双极直流输电系统正负极被保护线路距整流侧50％处发生双极故障时，负极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图15为本发明一实施例中双极直流输电系统整流侧交流系统故障时，正极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图16为本发明一实施例中双极直流输电系统整流侧交流系统故障时，正极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图17为本发明一实施例中双极直流输电系统整流侧交流系统故障时，负极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图18为本发明一实施例中双极直流输电系统整流侧交流系统故障时，负极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图19为本发明一实施例中双极直流输电系统逆变侧交流系统故障时，正极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图20为本发明一实施例中双极直流输电系统逆变侧交流系统故障时，正极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图21为本发明一实施例中双极直流输电系统逆变侧交流系统故障时，负极线路整流侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线；
图22为本发明一实施例中双极直流输电系统逆变侧交流系统故障时，负极线路逆变侧的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例以典型的双极直流输电系统为例进行说明，如图1所示，典型的双极直流输电系统包含整流侧交流等值电源1、整流侧交流线路2、整流侧交流母线3、正极整流侧换流变4、正极整流侧换流站5、正极整流侧平波电抗器6、正极整流侧直流滤波器7、正极整流侧直流母线8、被保护正极直流线路9、正极逆变侧直流母线10、正极线路整流侧继电保护装置11、正极线路逆变侧继电保护装置12、负极整流侧换流变13、负极整流侧换流站14、负极整流侧平波电抗器15、负极整流侧直流滤波器16、负极整流侧直流母线17、被保护负极直流线路18、负极逆变侧直流母线19、负极线路整流侧继电保护装置20、负极线路逆变侧继电保护装置21、整流侧接地极22、正极逆变侧直流滤波器23、负极逆变侧直流滤波器24、正极逆变侧平波电抗器25、负极逆变侧平波电抗器26、正极逆变侧换流站27、负极逆变侧换流站28、逆变侧接地极29、正极逆变侧换流变30、负极逆变侧换流变31、逆变侧交流母线32、逆变侧交流线路33、逆变侧交流系统等值电源34，整流侧交流等值电源1通过整流侧交流线路2与整流侧交流母线3相连，整流侧交流母线3通过正极整流侧换流变4与正极整流侧换流站5相连，正极整流侧换流站5通过平波电抗器6和正极整流侧直流滤波器7与正极整流侧直流母线8相连，正极整流侧直流母线8通过被保护直流线路9与正极逆变侧直流母线10相连，正极线路整流侧继电保护装置11安装在正极整流侧直流母线8出口处，正极线路逆变侧继电保护装置12安装在正极逆变侧直流母线10出口处，负极整流侧换流变13安装在整流侧交流母线3出口处，负极整流侧换流站14通过负极整流侧平波电抗器15和负极整流侧直流滤波器16与负极整流侧直流母线17相连，负极整流侧直流母线17通过被保护负极直流线路18与负极逆变侧直流母线19相连，负极线路整流侧继电保护装置20安装在负极整流侧直流母线17出口处，负极线路逆变侧继电保护装置21安装在负极逆变侧直流母线19出口处，整流侧接地极22与正极整流侧换流站5与负极整流侧换流站14相连，正极逆变侧直流滤波器23位于正极逆变侧直流母线10出口反方向，负极逆变侧直流滤波器24位于负极逆变侧直流母线19出口反方向，正极逆变侧平波电抗器25与正极逆变侧直流滤波器23相连，负极逆变侧平波电抗器26与负极逆变侧直流滤波器24相连，正极逆变侧换流站27与正极逆变侧平波电抗器25相连，负极逆变侧换流站28与负极逆变侧平波电抗器26相连，逆变侧接地极29正极逆变侧换流站27和负极逆变侧换流站28相连，正极逆变侧换流变30与逆变侧和负极逆变侧换流变31分别与逆变侧交流母线32相连，逆变侧交流母线32通过逆变侧交流线路33与逆变侧交流系统等值电源34相连。
如图2所示，本发明提供了一种直流线路纵联方向保护方法，包括：
S1：当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理。
具体的，将故障时刻前后正极线路整流侧与逆变侧保护安装处采集的电压与电流经过数字低通滤波器处理；将故障时刻前后负极线路整流侧与逆变侧保护安装处采集的电压与电流经过相同的数字低通滤波器处理。
S2：获取故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经过低通滤波器处理的电压和电流，并依此计算各自对应的整定点电压变化量。
具体的，根据故障时刻前后正极线路整流侧与逆变侧经过低通滤波的电压与电流，结合输电线路模型，计算正极线路整流侧与逆变侧整定点故障时刻前后电压；根据故障时刻前后负极线路整流侧与逆变侧经过低通滤波的电压与电流，结合输电线路模型，计算负极线路整流侧与逆变侧整定点故障时刻前后电压；利用故障时刻前后正极线路整流侧整定点电压计算正极线路整流侧整定点电压变化量；利用故障时刻前后正极线路逆变侧整定点电压计算正极线路逆变侧整定点电压变化量；利用故障时刻前后负极线路整流侧整定点电压计算负极线路整流侧整定点电压变化量；利用故障时刻前后负极线路逆变侧整定点电压计算负极线路逆变侧整定点电压变化量；
S3：利用故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经过低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
具体的，利用故障时刻前后正极线路整流侧与逆变侧保护安装处经低通滤波的电压计算正极线路整流侧与逆变侧保护安装处的电压变化量；利用故障时刻前后负极线路整流侧与逆变侧保护安装处经低通滤波的电压计算负极线路整流侧与逆变侧保护安装处的电压变化量。
S4：根据故障后预设时间内正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。
具体的，根据故障后预设时间内正极线路整流侧整定点电压变化量和正极线路整流侧保护安装处电压变化量的大小判断正极线路整流侧的故障方向，根据正极线路逆变侧整定点电压变化量和正极线路逆变侧保护安装处电压变化量的大小判断正极线路逆变侧的故障方向，根据正极线路整流侧与逆变侧故障方向判别结果判断正极线路是否发生区内故障，若判断发生区内故障则正极线路进入故障重启；若判断正极线路发生区外故障则等待下一次故障发生，当发生故障后转入步骤S1；根据故障后预设时间内负极线路整流侧整定点电压变化量和负极线路整流侧保护安装处电压变化量的大小判断负极线路整流侧的故障方向，根据负极线路逆变侧整定点电压变化量和负极线路逆变侧保护安装处电压变化量的大小判断负极线路逆变侧的故障方向，根据负极线路整流侧与逆变侧故障方向判别结果判断负极线路是否发生区内故障，若判断发生区内故障则负极线路进入故障重启；若判断负极线路发生区外故障则等待下一次故障发生，当发生故障后转入步骤S1。
在其中一个实施例中，S2包括：
S21：利用公式usetik(t)＝f1[uik(t),iik(t)]计算故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自对应的整定点故障时刻前后电压；
S22：利用各自对应的整定点故障时刻前后电压计算各自对应的整定点电压变化量；
其中，i＝p,n分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，usetik(t)为整定点电压，uik(t)和iik(t)分别为保护安装处经低通滤波器处理的电压和电流，f1[uik(t),iik(t)]为uik(t)和iik(t)的函数，表示根据线路模型和相应的线路参数计算的整定点电压。
具体的，基于输电线路RL模型，整定点电压的计算方法具体为：
Figure GDA0003777726930000111
其中，t为时刻；usetpr(t)，usetnr(t)，usetpi(t)，usetni(t)为正极线路整流侧整定点、负极线路整流侧整定点、正极线路逆变侧整定点、负极线路逆变侧整定点电压；upr(t)，unr(t)，upi(t)，uni(t)为正极线路整流侧保护安装处、负极线路整流侧保护安装处、正极线路逆变侧保护安装处、负极线路逆变侧保护安装处采集到的经过低通滤波的电压；ipr(t)，inr(t)，ipi(t)，ini(t)为正极线路整流侧保护安装处、负极线路整流侧保护安装处、正极线路逆变侧保护安装处、负极线路逆变侧保护安装处采集到的经过低通滤波的电流；rs为被保护线路单位长度自电阻；rm为被保护线路单位长度互电阻；ls为被保护线路单位长度自电感；lm为被保护线路单位长度互电感；Lset为保护范围，在本实施例中设置为被保护线路全长。
在其中一个实施例中，S22包括：
利用公式
Figure GDA0003777726930000121
计算故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自对应的整定点电压变化量；
其中，i＝p,n，分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I，分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，t0为当前时刻之前的时刻，u2ik(t)为整定点电压变化量，usetik(t)为整定点电压。
在其中一个实施例中，S3包括：
利用公式
Figure GDA0003777726930000122
计算故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经过低通滤波器处理的电压，进而计算自对应的保护安装处电压变化量；
其中，i＝p,n分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I，分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，t0为当前时刻之前的某时刻，u1ik(t)为保护安装处电压变化量，uik(t)为经过低通滤波器处理的保护安装处电压。
在其中一个实施例中，S4包括：
S41：根据故障后预设时间内正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定正极线路的故障类型和负极线路的故障类型；故障类型包括：区内故障和区外故障；
S42：若判定为区内故障，则使对应线路进入故障重启；若判定为区外故障，则等待下一次故障发生，当发生故障后转入步骤S1。
在其中一个实施例中，S41包括：
S411：若故障后预设时间内正极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于正极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内正极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于正极线路逆变侧的正方向；若正极线路整流侧和正极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为正极线路出现区内故障；
S412：若故障后预设时间内负极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于负极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内负极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于负极线路逆变侧的正方向；若负极线路整流侧与负极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为负极线路出现区内故障。
具体的，若故障发生后，正极线路整流侧计算整定点电压变化量大于正极线路整流侧保护安装处电压变化量且持续成立5ms，则认为故障点位于正极线路整流侧正方向；若故障发生后，正极线路逆变侧计算整定点电压变化量大于正极线路逆变侧保护安装处电压变化量且持续成立5ms，则认为故障点位于正极线路逆变侧正方向；若正极线路整流侧与逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为正极线路发生了区内故障；若故障发生后，负极线路整流侧计算整定点电压变化量大于负极线路整流侧保护安装处电压变化量且持续成立5ms，则认为故障点位于负极线路整流侧正方向；若故障发生后，负极线路逆变侧计算整定点电压变化量大于负极线路逆变侧保护安装处电压变化量且持续成立5ms，则认为故障点位于负极线路逆变侧正方向；若故障发生后，负极线路整流侧与逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为负极线路发生了区内故障。
在本实施例中，设置正极整流侧继电保护装置11正方向被保护线路50％处发生接地短路故障(图1中f1点)，正极整流侧继电保护装置11计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图3所示，正极逆变侧继电保护装置12计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图4所示，负极整流侧继电保护装置20计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图5所示，负极逆变侧继电保护装置21计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图6所示，正极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于保护安装处整流侧与逆变侧电压变化量在故障后持续成立超过5ms，故判定为区内故障。负极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于整流侧与逆变侧保护安装处电压变化量在故障后持续成立未超过5ms，故判定为区外故障。
在本实施例中，设置负极整流侧继电保护装置20正方向被保护线路50％处发生接地短路故障(图1中f2点)，正极整流侧继电保护装置11计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图7所示，正极逆变侧继电保护装置12计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图8所示，负极整流侧继电保护装置20计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图9所示，负极逆变侧继电保护装置21计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图10所示，正极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于保护安装处整流侧与逆变侧电压变化量在故障后持续成立时间未超过5ms，故判定为区外故障。负极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于整流侧与逆变侧保护安装处电压变化量在故障后持续成立超过5ms，故判定为区内故障。
在本实施例中，设置正极整流侧继电保护装置11正方向被保护线路50％处发生极间短路故障(图1中f3点)，正极整流侧继电保护装置11计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图11所示，正极逆变侧继电保护装置12计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图12所示，负极整流侧继电保护装置20计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图13所示，负极逆变侧继电保护装置21计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图14所示，正极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于保护安装处整流侧与逆变侧电压变化量在故障后持续成立超过5ms，故判定为区内故障。负极线路整流侧与逆变侧整定点电压变化量大于整流侧与逆变侧保护安装处电压变化量在故障后持续成立超过5ms，故判定为区内故障。
在本实施例中，设置整流侧交流线路2发生接地短路故障(图1中f4点)，正极整流侧继电保护装置11计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图15所示，正极逆变侧继电保护装置12计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图16所示，负极整流侧继电保护装置20计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图17所示，负极逆变侧继电保护装置21计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图18所示，正极线路整流侧整定点电压变化量大于保护安装处整流侧电压变化量在故障后持续成立未超过5ms，故判定故障点在整流侧反方向，为区外故障。负极线路整流侧整定点电压变化量大于整流侧保护安装处电压变化量在故障后持续成立未超过5ms，故判定故障点在整流侧反方向，为区外故障。
在本实施例中，设置逆变侧交流线路33发生接地短路故障(图1中f5点)，正极线路整流侧继电保护装置11计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图19所示，正极逆变侧继电保护装置12计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图20所示，负极整流侧继电保护装置20计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图21所示，负极逆变侧继电保护装置21计算的整定点电压变化量与保护安装处电压变化量如图22所示，正极线路逆变侧整定点电压变化量大于保护安装处逆变侧电压变化量在故障后持续成立未超过5ms，故判定故障点在逆变侧反方向，为区外故障。负极线路逆变侧整定点电压变化量大于逆变侧保护安装处电压变化量在故障后持续成立未超过5ms，故判定故障点在逆变侧反方向，为区外故障。
从图3-图22中可以看出，本发明实施例提供的方法能够快速判断直流线路是否发生区内故障。
按照本发明的另一个方面，还提供一种直流线路纵联方向保护装置，包括：
处理模块，用于当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理；
获取模块，用于获取故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经过低通滤波器处理的电压和电流，并依此计算各自对应的整定点电压变化量；
计算模块，用于利用故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处经过低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
判定模块，用于根据故障后预设时间内正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。
按照本发明的另一个方面，还提供一种直流线路纵联方向保护系统，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现方法的步骤。
按照本发明的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直流线路纵联方向保护方法，其特征在于，包括：
S1：当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理；
S2：获取故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经低通滤波器处理的电压和电流，计算故障时刻前后各自对应整定点电压，并依此计算各自对应的整定点电压变化量；
S3：利用故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
S4：根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定故障类型，并根据所述故障类型执行相应动作策略；
所述S2包括：S21：利用公式usetik(t)＝f1[uik(t),iik(t)]计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自对应的整定点故障时刻前后电压；S22：利用各自对应的整定点故障时刻前后电压计算各自对应的整定点电压变化量；i＝p,n分别代表正极线路与负极线路，k＝R,I分别代表整流侧与逆变侧，t为当前时刻，usetik(t)为整定点电压，uik(t)和iik(t)分别为保护安装处经低通滤波器处理的电压和电流，f1[uik(t),iik(t)]为uik(t)和iik(t)的函数，表示根据线路模型和相应的线路参数计算的整定点电压；
基于输电线路RL模型，整定点电压的计算方法具体为：
Figure FDA0003770853930000021
usetpr(t)，usetnr(t)，usetpi(t)，usetni(t)为正极线路整流侧整定点、负极线路整流侧整定点、正极线路逆变侧整定点、负极线路逆变侧整定点电压；upr(t)，unr(t)，upi(t)，uni(t)为正极线路整流侧保护安装处、负极线路整流侧保护安装处、正极线路逆变侧保护安装处、负极线路逆变侧保护安装处采集到的经过低通滤波的电压；ipr(t)，inr(t)，ipi(t)，ini(t)为正极线路整流侧保护安装处、负极线路整流侧保护安装处、正极线路逆变侧保护安装处、负极线路逆变侧保护安装处采集到的经过低通滤波的电流；rs为被保护线路单位长度自电阻；rm为被保护线路单位长度互电阻；ls为被保护线路单位长度自电感；lm为被保护线路单位长度互电感；Lset为保护范围；
所述S22包括：利用公式
Figure FDA0003770853930000022
计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自对应的整定点电压变化量；t0为当前时刻之前的时刻，u2ik(t)为整定点电压变化量，usetik(t)为整定点电压；
所述S3包括：利用公式
Figure FDA0003770853930000023
计算故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处电压变化量；u1ik(t)为保护安装处电压变化量，uik(t)为经过低通滤波器处理的保护安装处电压；
所述S4包括：S41：根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定所述正极线路的故障类型和所述负极线路的故障类型；所述故障类型包括：区内故障和区外故障；S42：若判定为区内故障，则使对应线路进入故障重启；若判定为区外故障，则等待下一次故障发生，当发生故障后转入步骤S1；
所述S41包括：S411：若故障后预设时间内所述正极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述正极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内所述正极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述正极线路逆变侧的正方向；若所述正极线路整流侧和所述正极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为所述正极线路出现区内故障；S412：若故障后预设时间内所述负极线路整流侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述负极线路整流侧的正方向；若故障后预设时间内所述负极线路逆变侧对应的整定点电压变化量始终大于对应的保护安装处电压变化量，则判定故障点位于所述负极线路逆变侧的正方向；若所述负极线路整流侧与所述负极线路逆变侧均判断故障点位于正方向，则认为所述负极线路出现区内故障。
2.如权利要求1所述的直流线路纵联方向保护方法，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率由整定点距离确定。
3.一种直流线路纵联方向保护装置，其特征在于，用于执行权利要求1所述的直流线路纵联方向保护方法，包括：
处理模块，用于当发生故障时，将故障时刻前后正极线路整流侧、正极线路逆变侧、负极线路整流侧和负极线路逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器处理；
获取模块，用于获取故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经过所述低通滤波器处理的电压和电流，并依此计算各自对应的整定点电压变化量；
计算模块，用于利用故障时刻前后所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路逆变侧各自保护安装处经过所述低通滤波器处理的电压计算各自对应的保护安装处电压变化量；
判定模块，用于根据故障后预设时间内所述正极线路整流侧、所述正极线路逆变侧、所述负极线路整流侧和所述负极线路各自对应的整定点电压变化量和保护安装处电压变化量的大小关系判定各自对应的故障类型，并根据故障类型执行相应动作策略。
4.一种直流线路纵联方向保护系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述的方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的方法的步骤。
CN202111177870.2A 2021-10-09 2021-10-09 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统 Active CN113972632B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111177870.2A CN113972632B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111177870.2A CN113972632B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113972632A CN113972632A (zh) 2022-01-25
CN113972632B true CN113972632B (zh) 2022-09-20

Family

ID=79587194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111177870.2A Active CN113972632B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113972632B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104377667A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 上海交通大学 基于边界能量的高压直流线路纵联保护方法
CN105098738A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 山东大学 一种基于s变换的高压直流输电线路纵联保护方法
KR20170046417A (ko) * 2015-10-21 2017-05-02 한국해양대학교 산학협력단 광범위한 입력전원 범위를 갖는 선박 및 해상플랜트용 다중출력 전력선통신 전원공급장치
CN107359603A (zh) * 2017-09-06 2017-11-17 华中科技大学 基于单端量的高压直流线路多段式距离保护方法及系统
CN109659914A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于mmc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN113300336A (zh) * 2021-04-18 2021-08-24 广西大学 一种新型高压直流输电线路保护方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0847257A (ja) * 1994-08-03 1996-02-16 Toshiba Corp 交直変換装置の保護方法およびその保護装置
JP2004254447A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Sharp Corp インバータ装置およびそれを用いる太陽光発電システム
CN109038514B (zh) * 2018-07-02 2019-09-13 华中科技大学 一种高压直流输电线路的后备保护方法及装置
CN109659915B (zh) * 2018-12-28 2019-11-12 青岛科技大学 适用于vsc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN112039036B (zh) * 2020-09-04 2021-12-03 华中科技大学 一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统
CN112202151B (zh) * 2020-09-24 2021-08-03 华中科技大学 一种高压直流输电线路纵联保护方法及系统
CN112271707B (zh) * 2020-10-14 2022-07-15 许继集团有限公司 一种高压直流输电线路纵差保护方法
CN112701668B (zh) * 2021-01-21 2021-09-28 华北电力大学 基于正负极电压差的高压直流线路纵联保护方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104377667A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 上海交通大学 基于边界能量的高压直流线路纵联保护方法
CN105098738A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 山东大学 一种基于s变换的高压直流输电线路纵联保护方法
KR20170046417A (ko) * 2015-10-21 2017-05-02 한국해양대학교 산학협력단 광범위한 입력전원 범위를 갖는 선박 및 해상플랜트용 다중출력 전력선통신 전원공급장치
CN107359603A (zh) * 2017-09-06 2017-11-17 华中科技大学 基于单端量的高压直流线路多段式距离保护方法及系统
CN109659914A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于mmc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN113300336A (zh) * 2021-04-18 2021-08-24 广西大学 一种新型高压直流输电线路保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113972632A (zh) 2022-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3537556B1 (en) Method and system for fault locating and recovery of voltage source converter
CN109787212B (zh) 一种船舶直流组网系统失电自动重启的方法
CN110095688B (zh) Lcc-mmc混合三端直流输电系统故障检测方法和装置
KR20130030757A (ko) 예상 밖 동작 방지 기능이 있는 누전 검출 장치
CN111799751A (zh) 一种柔性控制器直流单元故障电流计算方法及系统
CN107834511A (zh) 多副边变压器二次侧短路保护装置及方法
CN114204525B (zh) 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用
CN112039036B (zh) 一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统
CN108120902B (zh) 一种输电线路故障快速判别方法
CN113972632B (zh) 一种直流线路纵联方向保护方法、装置和系统
CN115800195A (zh) 一种并联电抗器匝间保护方法
CN111273192B (zh) 一种柔性直流输电系统换流器故障后备保护方法及装置
CN115632381A (zh) 一种直流线路纵联差动保护方法及装置
CN111600282B (zh) 一种基于弱边界条件下的多端柔性直流配电系统保护方法
CN113945804B (zh) 一种交流输电线路故障方向判别方法
CN110299704B (zh) 一种并网型的配电网智能故障处理装置及方法
CN111983377A (zh) 高压直流输电线路故障判定方法和装置
CN114123183B (zh) 应用于配电网不接地系统的柔性接地系统及其控制方法
CN116826661A (zh) 一种直流线路的距离保护方法、装置和系统
CN113075499B (zh) 一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法和系统
CN114374215B (zh) 一种特高压混合直流输电系统低压限流控制方法及装置
CN111193238B (zh) 一种多端高压直流输电系统直流线路故障重启动方法及装置
CN111244914B (zh) 一种适应柔直接入的线路保护方法及系统
CN114217171B (zh) 柔性直流输电系统换流阀侧的单相接地故障检测方法
CN110212489B (zh) 一种基于判据极值估计的高压直流线路距离保护方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant