CN114094553B - 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统 - Google Patents

输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114094553B
CN114094553B CN202111464344.4A CN202111464344A CN114094553B CN 114094553 B CN114094553 B CN 114094553B CN 202111464344 A CN202111464344 A CN 202111464344A CN 114094553 B CN114094553 B CN 114094553B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
alternating current
preset condition
transmission system
power transmission
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
CN202111464344.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114094553A (zh
Inventor
李建勋
黄华
王晨涛
徐晟�
梁秉岗
陈海永
李倩
周勇
顾硕铭
王和雷
梁子鹏
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.)
Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
Original Assignee
Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
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 Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co filed Critical Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
Priority to CN202111464344.4A priority Critical patent/CN114094553B/zh
Publication of CN114094553A publication Critical patent/CN114094553A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114094553B publication Critical patent/CN114094553B/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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00007—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission
    • 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
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/20—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using protection elements, arrangements or 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/121—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using the power network as support for the transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本申请涉及一种输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统。其中，输电系统的故障保护方法，包括步骤：获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，交流连接线区的一端连接输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件；根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障；在交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。采用多电气量保护，避免扰动信号导致继电保护的异常动作，提高了可靠性。

Description

输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统
技术领域
本申请涉及输电技术领域，特别是涉及一种输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统。
背景技术
基于MMC的高压直流输电系统由于采用了全控型IGBT器件，控制方式更加灵活，能够解决常规直流的换相失败的问题，并且对无功功率的需求较小且几乎不含谐波，提高了电力系统的可控性和灵活性。但是MMC-HVDC中大量电力电子设备的引入，增加了系统的复杂性，且由于柔性直流输电的低惯性特点，故障发展速度极快，给电网的安全运行带来潜在的威胁。
在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统故障保护技术存在可靠性低的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高可靠性的故障保护方法、装置、设备及输电系统。
为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种输电系统的故障保护方法，包括步骤：
获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，交流连接线区的一端连接输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件；
根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障；
在交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。
在其中一个实施例中，获取交流连接线区的初始差动电流的步骤包括：
采集交流连接线区的一端的第一电流和交流连接线区的另一端的第二电流；其中，第一电流和第二电流为同时采集得到；
处理第一电流和第二电流，得到交流连接线区的初始差动电流。
在其中一个实施例中，根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障的步骤，包括：
若发生以下任一事件：初始差动电流不满足第一预设条件，初始网侧电压不满足第二预设条件，以及初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取交流连接线区的当前差动电流、换流变压器的当前网侧电压和/或输电系统的当前频率；
确定当前差动电流是否满足第一预设条件，当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或当前频率是否满足第三预设条件，并根据确定的结果，得到交流连接线区的运行状态。
在其中一个实施例中，得到交流连接线区的运行状态的步骤包括：
若发生以下任一事件：当前差动电流不满足第一预设条件，当前网侧电压不满足第二预设条件，以及当前频率不满足第三预设条件，则交流连接线区的运行状态为故障状态。
在其中一个实施例中，得到交流连接线区的运行状态的步骤包括：
在初始差动电流不满足第一预设条件，且当前差动电流不满足第一预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；
在初始网侧电压不满足第二预设条件，且当前网侧电压不满足第二预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；
在初始频率不满足第三预设条件，且当前频率不满足第三预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态。
在其中一个实施例中，保护执行设备包括第一开断设备和第二开断设备；其中，交流连接线区的一端通过第一开断设备连接输电系统的换流器，另一端通过第二开断设备连接交流供电电源；
向保护执行设备输出动作信号的步骤包括：
向第一开断设备和第二开断设备输出动作信号，以使第一开断设备断开交流连接线区的一端与输电系统的换流器的连接，第二开断设备断开交流连接线区的另一端与输电系统的换流器的连接。
在其中一个实施例中，还包括步骤：
检测到保护执行设备未发生动作，指示后备保护设备进行执行切断动作。
一方面，本发明实施例还提供了一种输电系统的故障保护装置，包括：
获取模块，用于获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，交流连接线区的一端连接输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断模块，用于判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件；
确定模块，用于根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障；
隔离模块，用于在交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。
在一个实施例中，本发明实施例还提供了一种输电系统的故障保护设备，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上述任一项方法的步骤。
在一个实施例中，本发明实施例还提供了一种输电系统，包括如上述的输电系统的故障保护设备
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
上述输电系统的故障保护方法，通过判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件，并根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障，可以避免传统保护中因忽视频率波动带来的测量电流出现较大偏差而导致保护误动或拒动的问题，通过采用多电气量保护，综合电压、电流频率多个值进行故障判断，避免扰动信号导致继电保护的异常动作，可以大大提高保护装置的可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一个实施例中输电系统的故障保护方法的第一示意性流程示意图；
图2为一个实施例中获取交流连接线区的初始差动电流的步骤的流程示意图；
图3为一个实施例中根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障的步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中输电系统的故障保护装置的结构框图；
图5为另一个实施例中差动保护原理接线图；
图6为一个实施例中电流、电压和频率的数据进行处理和判断的过程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
目前，在柔性直流输电系统的交流出现发生故障后，为了防止交流连线区发生短路或接地故障损坏换流器或其他电力设备，影响系统正常运行，需要设计一套判断故障并且隔离故障的保护方法及装置来保障系统安全。
在现有技术中，首先在柔性直流输电系统的交流出线发生故障后，对柔性直流侧采用低压限流策略；在采用低压限流策略后，导致直流侧和交流侧电流幅值差别较大，所以，获取直流侧和交流侧中的最大电流
Figure BDA0003389716140000051
和最小电流/>
Figure BDA0003389716140000052
之后根据所述直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流：
Figure BDA0003389716140000053
当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，降低所述最大电流的K值，获取制动电流。当所述差动电流大于预设的差动电流动作门槛值时，也就是ICD＞IDZ时，降低所述最大电流的K值，其中ICD为差动电流，IDZ为差动电流动作门槛值；通过降低所述最大电流的K值，获取制动电流，公式为：
Figure BDA0003389716140000054
其中K为差动保护动作的制动系数。当所述交流侧的电流大于制动电流时，启动差动保护动作。通过比较交流侧的电流与制动电流，决定是否启动差动保护动作，其方法简单，一旦交流侧的电流大于制动电流，则立即启动差动保护动作，灵敏度高。
上述方法的存在两方面问题：一、没有考虑到频率波动对差动保护中获取交流侧电流值时带来的影响，难以在出现如负荷发生较大的变化导致频率剧烈波动时保护换流变及其他设备的安全。二、仅采用单次计算差动电流便直接给出故障情况的判断方式，难以排除扰动信号的影响，可能导致继电保护误动作。
具体原因分析如下：在继电保护装置中大部分保护都是使用模拟量的基波幅值作为保护的动作量，基波幅值一般使用傅氏算法进行计算，而在进行傅氏算法计算时一般选取额定工频(50Hz)作为基波频率，当模拟量的频率为50Hz时，使用保护算法计算的基波幅值是正确的，但是在频率动态波动变化的情况下，基波幅值的计算将有一定的误差。
根据相关研究表明，当频率发生波动偏离工频时，采用傅里叶算法得到的测量值呈波动状态，即产生了测量误差，其主要来自幅值和相位两方面的误差，频差的大小直接影响幅值、相位的大小，频率波动越大，幅值受其影响越大，在频率超出40～60Hz的范围后，会出现导致继电保护异常的情况。如表1所示，当频率在(0～30.24)Hz和(66.37～99.99)Hz这两个范围内时，使用傅里叶算法计算的基波幅值的最大值和最小值都落在0.95倍实际基波幅值以下，特别是最小值落在0.7156倍实际基波幅值以下。当频率在(30.25～46.10)Hz和(54.11～66.36)Hz这两个范围内时，使用傅里叶算法计算的基波幅值的最大值与实际基波幅值的误差在5％以内，而最小值比实际基波幅值小5％以上，最小的仅达到0.5748倍实际基波幅值。
表1 各频率范围内基波幅值比值最大值和最小值的范围
Figure BDA0003389716140000071
对于现有技术采用电流差动保护，在频率大幅波动条件下，使得傅里叶算法提取电流工频分量幅值与相位时将有较大的误差。对于幅值误差，由于保护采用了电流差值作为动作量，如果按照获取直流侧和交流侧中的最大电流
Figure BDA0003389716140000072
和最小电流/>
Figure BDA0003389716140000073
时，最大和最小电流均来源于交流测，则可能造成误差相互抵消；但如果同时取到交流和直流，在直流电流不受频率的情况下则无法使误差相互抵消。对于相位误差，长线路需要使用电压补偿线路电容，电压出现较大相位误差将会导致补偿电容电流不正确，引起差动保护不正确动作。
其次在现有技术中，缺乏应对扰动信号的能力，如果是监测电流时受到扰动信号的干扰，很可能会因此计算得一个较大的差动电流进而引起保护的误动作。众所周知，变电站是复杂电磁环境的代表。变电站中各种电磁骚扰源如雷电、操作冲击以及各种放电现象，造成了变电站处于复杂而恶劣的电磁环境。越是电压高、容量大的变电站，越是需要应用更加先进的二次设备来对一次系统进行保护和监控。同时，随着一次系统电压的升高、容量的增大，变电站产生的电磁骚扰可能更严重，对二次回路可能会造成更强烈的影响。
在继电保护装置中广泛应用微电子器件，其承受干扰的水平极低、且大多为电磁敏感设备，因而很容易受到干扰的影响和危害，可能会导致保护装置误动或拒动等各种异常现象的出现，从而严重影响了电网的安全、稳定运行。例如像本方法中的背景特高压输电工程中，换流站的高压器件和线路较多，一次回路强电磁干扰和二次回路本身的电磁干扰，通过感应、耦合和辐射等途径，引入到继电保护的器件上。当干扰水平超过了装置逻辑元件和逻辑回路允许的干扰水平时，将引起装置逻辑回路的不正常工作，导致继电保护拒动或误动，甚至直接造成这些元器件的损坏。
而本申请提供的输电系统的故障保护方法可以有效解决上述问题。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种输电系统的故障保护方法，包括步骤：
S110，获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，交流连接线区的一端连接输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
其中，交流连接线区是为交流供电电源与换流器之间的区域，包括启动回路和环流变压器回路等。差动电流为根据流进交流连接线区的电流和流出的电流的得到。网侧电压是指变压器的输入侧(高压侧、一次侧)的电压。
具体而言，可以采用本领域任意手段获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率。例如：初始差动电流可以通过采集交流连接线区两端的电流值得到。采用电压互感器采集换流变压器的初始网侧电压。采用频率检测装置检测输电系统的频率。在一个具体示例中，可以通过检测该网侧电压的频率进而反应输电系统的频率。
S120，判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件；
其中，第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件均不相同，为根据实际情况进行设置。
S130，根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障；
具体的，可以通过判断的结果确定交流连接线区是否出现故障。在一个示例中，在上述三个预设条件存在一个未被满足的情况下，确定交流连接线区出现故障。在另一个示例中，在上述三个预设条件存在二个未被满足的情况下，确定交流连接线区出现故障。在另一个示例中，在上述三个预设条件均未被满足的情况下，确定交流连接线区出现故障。
S140，在交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。
其中，保护执行设备可以为本领域任意一种开断设备，如继电器等。
具体而言，在交流连接线区出现故障的情况下，保护执行设备接收到该动作信号后，将交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。需要说明的是，保护执行设备可以设置在输电系统的任意位置，其数量也可以为任意个数，只要能够实现隔离交流连接线区与输电系统的其他区域即可。
上述输电系统的故障保护方法，通过判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件，并根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障，可以避免传统保护中因忽视频率波动带来的测量电流出现较大偏差而导致保护误动或拒动的问题，通过采用多电气量保护，综合电压、电流频率多个值进行故障判断，避免扰动信号导致继电保护的异常动作，可以大大提高保护装置的可靠性。
在一个实施例中，如图2所示，获取交流连接线区的初始差动电流的步骤包括：
S210，采集交流连接线区的一端的第一电流和交流连接线区的另一端的第二电流；其中，第一电流和第二电流为同时采集得到；
具体而言，可以通过采集交流连接线区两端的电流，以得到初始差动电流。在一个具体示例中，可以采用电流互感器对交流连接线区的两端的电流进行采集，以得到第一电流和第二电流。通过同时采集第一电流和第二电流，可以有效降低频率波动所带来的影响。
S220，处理第一电流和第二电流，得到交流连接线区的初始差动电流。
具体的，通过第一电流Iac1和第二电流Iac2，可以基于以下公式得到初始差动电流：
Figure BDA0003389716140000101
上述获取初始差动电流的方法，通过同时采集交流连接线区的进出端的电流以获得初始差动电流，相较于传统根据直流侧和交流侧中的最大电流和最小电流，计算交流侧的差动电流，具有受频率波动影响小的优点，能够提供差动保护的可靠性。
在其中一个实施例中，如图3所示，根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障的步骤，包括：
S310，若发生以下任一事件：初始差动电流不满足第一预设条件，初始网侧电压不满足第二预设条件，以及初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取交流连接线区的当前差动电流、换流变压器的当前网侧电压和/或输电系统的当前频率；
具体地，如果初始差动电流、初始网侧电压和初始频率中的任意一个不满足相对应的条件，则在间隔预设时间后，获取当前差动电流、当前网侧电压和/或当前频率。需要说明的是，当前差动电流与初始差动电流的差异为时间点的差异，本质上都是差动电流。类似地，当前频率和初始频率，当前网侧电压和初始网侧电压的关系也如此。
间隔预设时间后获取的电气量可以为当前差动电流、换流变压器的当前网侧电压和输电系统的当前频率中的任意一种或任意几种。
S320，确定当前差动电流是否满足第一预设条件，当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或当前频率是否满足第三预设条件，并根据确定的结果，得到交流连接线区的运行状态。
在一个具体示例中，在初始差动电流不满足第一预设条件，初始网侧电压不满足第二预设条件，以及初始频率不满足第三预设条件中的任一个发生时，则在间隔预设时间后，获取不满足预设条件的电气量的当前值；若该电气量的当前值仍然不满足相对应的预设条件，则确定交流连接线区为运行状态为故障状态。也即，得到交流连接线区的运行状态的步骤包括：在初始差动电流不满足第一预设条件，且当前差动电流不满足第一预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；在初始网侧电压不满足第二预设条件，且当前网侧电压不满足第二预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；在初始频率不满足第三预设条件，且当前频率不满足第三预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态。
在另一个具体示例中，若发生以下任一事件：当前差动电流不满足第一预设条件，当前网侧电压不满足第二预设条件，以及当前频率不满足第三预设条件，则交流连接线区的运行状态为故障状态。
具体的，第一预设条件可以包括大于差动电流阈值，第二预设条件可以包括未落入预设过电压范围之内，第三预设条件可以包括检测到的频率与正常运行频率的差值大于预设偏差值，该预设偏差值可以为0.5hz。
上述故障保护方法，通过采用再测量再判断的方式，即在第一次判断发生故障后进行短暂延时后再测量并判断，有效避免了扰动信号对保护执行设备的影响，提高保护执行设备的可靠性。
在其中一个实施例中，保护执行设备包括第一开断设备和第二开断设备；其中，交流连接线区的一端通过第一开断设备连接输电系统的换流器，另一端通过第二开断设备连接交流供电电源；
向保护执行设备输出动作信号的步骤包括：
向第一开断设备和第二开断设备输出动作信号，以使第一开断设备断开交流连接线区的一端与输电系统的换流器的连接，第二开断设备断开交流连接线区的另一端与输电系统的换流器的连接。
其中，第一开断设备为换流变压器阀侧的换流阀组开断设备，第二开断设备设置于交流连接线区与系统电源之间。开断设备可以为本领域任意一种开断设备，如断路器等。
具体的，在确定交流连接线区的运行状态为故障状态后，控制第一开断设备和第二开断设备断开。
在其中一个实施例中，还包括步骤：
检测到保护执行设备未发生动作，指示后备保护设备进行执行切断动作。
其中，后备保护是指主保护或断路器拒动(也即上述保护执行设备拒动)时，用以切除故障的保护。当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件(如断路器)，这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后(延时时间可以根据各回路的要求)，后备保护设备将启动并动作，将故障回路隔离。
后背保护设备包括近后备设备和远后备设备；近后背设备是指当主保护拒动时由本电力设备或线路的另一套保护实现后备保护。远后备设备是指当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种输电系统的故障保护装置，包括：
获取模块，用于获取交流连接线区的初始差动电流、所述交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，所述交流连接线区的一端连接所述输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断模块，用于判断所述初始差动电流是否满足第一预设条件，所述初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及所述初始频率是否满足第三预设条件；
确定模块，用于根据各所述判断的结果，确定所述交流连接线区是否出现故障；
隔离模块，用于在所述交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使所述交流连接线区与所述输电系统的其他区域隔离。
在其中一个实施例中，获取模块还包括初始差动电流获取模块，用于采集所述交流连接线区的一端的第一电流和所述交流连接线区的另一端的第二电流；其中，所述第一电流和所述第二电流为同时采集得到；处理所述第一电流和所述第二电流，得到所述交流连接线区的初始差动电流。
在其中一个实施例中，确定模块包括：
采集模块，用于若发生以下任一事件：所述初始差动电流不满足第一预设条件，所述初始网侧电压不满足第二预设条件，以及所述初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取所述交流连接线区的当前差动电流、所述换流变压器的当前网侧电压和/或所述输电系统的当前频率；
故障判别模块，用于确定当前差动电流是否满足第一预设条件，所述当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或所述当前频率是否满足第三预设条件，并根据所述确定的结果，得到所述交流连接线区的运行状态。
关于故障保护装置的具体限定可以参见上文中对于故障保护方法的限定，在此不再赘述。上述故障保护装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
为了进一步阐述本申请的技术方案，下面特结合一具体示例以进行进一步的说明：
步骤1：选择检测单元(如电压互感器、电流互感器、频率检测装置等)需在交流连接线区监测电压电流及频率的测点位置。
根据保护的不同类型和原则来选择合适的测量点来保证测得的电压、电流以及频率能够充分地反映输电系统的运行状态，从而使保护系统能够正确的判断故障的发生并做出反应。对于电流差动保护，其本质上是“基尔霍夫电流定律”，将被保护的区域看作一个节点，正常运行时流入节点的电流与流出节点的电流是相等的，差动电流就等于零，发生故障时流入与流出的电流不再一致，存在电流差，这是差动电流应大于零，差动保护装置(即上述保护执行设备)设定了电流整定值，当故障时的差动电流大于整定值时，保护装置动作，切断换流变及换流阀组与电源的连接，从而起到保护交流连接线区设备和换流阀组的目的。因此，选择的电流的测量点应为交流连接线区两端的电流量。
如图5所示，构成电流差动保护，需要在被保护线路或器件的两侧分别装设三相电流互感器，每侧电流互感器的一次回路的正极性均至于靠近母线一侧；二次回路的同极性端子用引导线相连接。以本次建立的模型为例，如图5所示，按照电流差动保护的原理，应选择交流连接线区域的两侧作为电流测量点。
对于过电压和低电压保护，主要是指由于发生故障使得被保护线路的电压超过预定的最大值或者小于最小值时，或使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式。为正确反应交流连接线的电压情况，选择启动回路和换流变压器的中间作为电压的测量点。
频率保护本身作为后备保护，主要靠测量测频率变化情况作为动作判断依据的一种保护，测点选择的位置对频率测量的影响不大，本模型中选择环流变压器的网侧电压作为频率测量的电气量。
步骤2：对检测元件收集到的电流、电压和频率的数据进行处理和判断。通过步骤1，可以实时测量得到电流Iac1和Iac2，电压Uac1以及频率f，下面需要对测量得到的量进行分析来判断系统运行判断，对故障进行实时监测。
如图6所示，按照该过程图对电流、电压和频率信号进行分析和判断。对于差动电流Icd大于预设的差动电流的门槛时为判定标准；根据电压互感器的测得电压Uac1，判断电压Uac1是否大于预设的过电压值的门槛，或低于低电压的门槛，若大于或低于门槛为判定标准；对于频率保护，频率的偏差值大于0.5Hz为判定标准。
为了避免扰动信号的影响，在第一次检测到故障发生后间隔后再进行第二次判断，两次都判断发生故障则最终判定发生故障。
步骤3：若判定出现故障，则按照出口方式发送故障信号、断开断路器(即上述保护执行设备)将故障区域隔离。
出现故障时首先要做的是将故障区域隔离，防止故障电流波及到其他电力设备，造成损坏。交流连接线区的两侧置有两个断路器BRK1和BRK2为故障时需要断开的两个断路器，断开后可以将交流连接线区即故障发生区域与其他区域进行隔离。
在一个实施例中，提供了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以下步骤：
获取交流连接线区的初始差动电流、交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，交流连接线区的一端连接输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断初始差动电流是否满足第一预设条件，初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及初始频率是否满足第三预设条件；
根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障；
在交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使交流连接线区与输电系统的其他区域隔离。
在一个实施例中，获取交流连接线区的初始差动电流的步骤被处理器执行时还实现以下步骤：
采集交流连接线区的一端的第一电流和交流连接线区的另一端的第二电流；其中，第一电流和第二电流为同时采集得到；
处理第一电流和第二电流，得到交流连接线区的初始差动电流。
在一个实施例中，根据各判断的结果，确定交流连接线区是否出现故障的步骤被处理器执行时还实现以下步骤：
若发生以下任一事件：初始差动电流不满足第一预设条件，初始网侧电压不满足第二预设条件，以及初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取交流连接线区的当前差动电流、换流变压器的当前网侧电压和/或输电系统的当前频率；
确定当前差动电流是否满足第一预设条件，当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或当前频率是否满足第三预设条件，并根据确定的结果，得到交流连接线区的运行状态。
在一个实施例中，得到交流连接线区的运行状态的步骤被处理器执行时还实现以下步骤：
若发生以下任一事件：当前差动电流不满足第一预设条件，当前网侧电压不满足第二预设条件，以及当前频率不满足第三预设条件，则交流连接线区的运行状态为故障状态。
在一个实施例中，得到交流连接线区的运行状态的步骤被处理器执行时还实现以下步骤：
在初始差动电流不满足第一预设条件，且当前差动电流不满足第一预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；
在初始网侧电压不满足第二预设条件，且当前网侧电压不满足第二预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态；
在初始频率不满足第三预设条件，且当前频率不满足第三预设条件，确定交流连接线区的运行状态为故障状态。
在一个实施例中，向保护执行设备输出动作信号的步骤被处理器执行时还实现以下步骤：
向第一开断设备和第二开断设备输出动作信号，以使第一开断设备断开交流连接线区的一端与输电系统的换流器的连接，第二开断设备断开交流连接线区的另一端与输电系统的换流器的连接。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
检测到保护执行设备未发生动作，指示后备保护设备进行执行切断动作。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线式动态随机存储器(Rambus DRAM，简称RDRAM)、以及接口动态随机存储器(DRDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种输电系统的故障保护方法，其特征在于，包括步骤：
获取交流连接线区的初始差动电流、所述交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，所述交流连接线区的一端连接所述输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断所述初始差动电流是否满足第一预设条件，所述初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及所述初始频率是否满足第三预设条件；
根据各所述判断的结果，确定所述交流连接线区是否出现故障；
在所述交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使所述交流连接线区与所述输电系统的其他区域隔离；
所述根据各所述判断的结果，确定所述交流连接线区是否出现故障，包括：
若发生以下任一事件：所述初始差动电流不满足第一预设条件，所述初始网侧电压不满足第二预设条件，以及所述初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取所述交流连接线区的当前差动电流、所述换流变压器的当前网侧电压和/或所述输电系统的当前频率；
确定当前差动电流是否满足第一预设条件，所述当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或所述当前频率是否满足第三预设条件，并根据所述确定的结果，得到所述交流连接线区的运行状态；
所述得到所述交流连接线区的运行状态，包括：
若发生以下任一事件：所述当前差动电流不满足第一预设条件，所述当前网侧电压不满足第二预设条件，以及所述当前频率不满足第三预设条件，则所述交流连接线区的运行状态为故障状态；
所述保护执行设备包括第一开断设备和第二开断设备；其中，所述交流连接线区的一端通过所述第一开断设备连接所述输电系统的换流器，另一端通过所述第二开断设备连接所述交流供电电源；
所述向保护执行设备输出动作信号，包括：
向所述第一开断设备和所述第二开断设备输出所述动作信号，以使所述第一开断设备断开所述交流连接线区的一端与所述输电系统的换流器的连接，所述第二开断设备断开所述交流连接线区的另一端与所述输电系统的换流器的连接。
2.根据权利要求1所述的输电系统的故障保护方法，其特征在于，获取交流连接线区的初始差动电流的步骤包括：
采集所述交流连接线区的一端的第一电流和所述交流连接线区的另一端的第二电流；其中，所述第一电流和所述第二电流为同时采集得到；
处理所述第一电流和所述第二电流，得到所述交流连接线区的初始差动电流。
3.根据权利要求1所述的输电系统的故障保护方法，其特征在于，得到所述交流连接线区的运行状态的步骤包括：
在所述初始差动电流不满足第一预设条件，且所述当前差动电流不满足第一预设条件，确定所述交流连接线区的运行状态为故障状态；
在所述初始网侧电压不满足第二预设条件，且所述当前网侧电压不满足第二预设条件，确定所述交流连接线区的运行状态为故障状态；
在所述初始频率不满足第三预设条件，且所述当前频率不满足第三预设条件，确定所述交流连接线区的运行状态为故障状态。
4.根据权利要求1所述的输电系统的故障保护方法，其特征在于，还包括步骤：
检测到所述保护执行设备未发生动作，指示后备保护设备进行执行切断动作。
5.一种输电系统的故障保护装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取交流连接线区的初始差动电流、所述交流连接线区中换流变压器的初始网侧电压以及输电系统的初始频率；其中，所述交流连接线区的一端连接所述输电系统的换流器，另一端用于连接交流供电电源；
判断模块，用于判断所述初始差动电流是否满足第一预设条件，所述初始网侧电压是否满足第二预设条件，以及所述初始频率是否满足第三预设条件；其中，若发生以下任一事件：所述初始差动电流不满足第一预设条件，所述初始网侧电压不满足第二预设条件，以及所述初始频率不满足第三预设条件，则在间隔预设时间后获取所述交流连接线区的当前差动电流、所述换流变压器的当前网侧电压和/或所述输电系统的当前频率；确定当前差动电流是否满足第一预设条件，所述当前网侧电压是否满足第二预设条件，和/或所述当前频率是否满足第三预设条件，并根据所述确定的结果，得到所述交流连接线区的运行状态；若发生以下任一事件：所述当前差动电流不满足第一预设条件，所述当前网侧电压不满足第二预设条件，以及所述当前频率不满足第三预设条件，则所述交流连接线区的运行状态为故障状态；保护执行设备包括第一开断设备和第二开断设备；其中，所述交流连接线区的一端通过所述第一开断设备连接所述输电系统的换流器，另一端通过所述第二开断设备连接所述交流供电电源；
确定模块，用于根据各所述判断的结果，确定所述交流连接线区是否出现故障；
隔离模块，用于在所述交流连接线区出现故障的情况下，向保护执行设备输出动作信号，以使所述交流连接线区与所述输电系统的其他区域隔离；其中，向所述第一开断设备和所述第二开断设备输出所述动作信号，以使所述第一开断设备断开所述交流连接线区的一端与所述输电系统的换流器的连接，所述第二开断设备断开所述交流连接线区的另一端与所述输电系统的换流器的连接。
6.一种输电系统的故障保护设备，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至4中任一项所述方法的步骤。
7.一种输电系统，其特征在于，包括如权利要求5所述的输电系统的故障保护装置。
CN202111464344.4A 2021-12-02 2021-12-02 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统 Active CN114094553B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111464344.4A CN114094553B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111464344.4A CN114094553B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114094553A CN114094553A (zh) 2022-02-25
CN114094553B true CN114094553B (zh) 2023-06-30

Family

ID=80306417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111464344.4A Active CN114094553B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114094553B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116683411B (zh) * 2023-08-01 2023-09-29 华北电力大学 一种交流线路保护方法、系统及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202309228U (zh) * 2011-10-24 2012-07-04 徐多荣 智能电网远程控制保护报警系统
CN104979807A (zh) * 2015-06-25 2015-10-14 国家电网公司 一种高压直流输电线路电流差动保护综合配置方法
CN105226621A (zh) * 2015-11-03 2016-01-06 成都交大许继电气有限责任公司 一种适用于高速铁路的分布式光纤纵差保护系统及方法
CN108023339A (zh) * 2017-12-09 2018-05-11 天津大学 基于特征频率电流的高压直流输电线路后备保护方法
US10985558B1 (en) * 2020-08-24 2021-04-20 North China Electric Power University Structural similarity based pilot protection method and system for renewable power transmission line

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202309228U (zh) * 2011-10-24 2012-07-04 徐多荣 智能电网远程控制保护报警系统
CN104979807A (zh) * 2015-06-25 2015-10-14 国家电网公司 一种高压直流输电线路电流差动保护综合配置方法
CN105226621A (zh) * 2015-11-03 2016-01-06 成都交大许继电气有限责任公司 一种适用于高速铁路的分布式光纤纵差保护系统及方法
CN108023339A (zh) * 2017-12-09 2018-05-11 天津大学 基于特征频率电流的高压直流输电线路后备保护方法
US10985558B1 (en) * 2020-08-24 2021-04-20 North China Electric Power University Structural similarity based pilot protection method and system for renewable power transmission line

Also Published As

Publication number Publication date
CN114094553A (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7345863B2 (en) Apparatus and method for identifying a loss of a current transformer signal in a power system
EP2331978B1 (en) Method and device for supervising secondary circuit of instrument transformer in power system
US9494635B2 (en) Islanding detection in electricity distribution network
US9784781B2 (en) Islanding detection reliability in electricity distribution network
EP2686691A1 (en) A method for detecting earth faults
JP7282928B2 (ja) 電力動揺中のインテリジェント電子装置の動作
US10985559B2 (en) Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
CN110783946B (zh) 用于定位微电网中相故障的方法
CN104577999B (zh) 基于暂态零序电流特征的母线保护方法及系统
Javed et al. Low voltage DC microgrid protection system-A review
Horton et al. Using superimposed principles (delta) in protection techniques in an increasingly challenging power network
CN114094553B (zh) 输电系统的故障保护方法、装置、设备及输电系统
CN112415314A (zh) 一种继电保护系统隐性故障识别方法
CN110311349B (zh) 一种继电保护冗余采样及异常判别的方法
CN115280625A (zh) 检测电力传输线路的被监控区域内的电气故障
Hari et al. Phasor measurement based fault detection and blocking/de-blocking of distance relay under power swing
CN110445104A (zh) 一种站域失灵保护方法及装置
CN105552855A (zh) 防止3/2接线方式单ct饱和引起距离保护误动的方法
Zitouni Power transformer differential relay reliability assessment using false trip root cause analysis
CN205506986U (zh) 直流母线的接地检测装置
CN111725790B (zh) 一种多端直流输电系统的100Hz保护控制方法和装置
CN113363952B (zh) 基于相邻节点比较的配电网保护交流回路故障监测方法
Chowdhury et al. Stator Ground Protection for Multiple High-Impedance Grounded Generators Sharing a Common Bus
Zitouni Power Transformer and Environment Protection Enhancement
Chowdhury et al. Comparison of Third-Harmonic Stator Ground Protection Schemes

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