CN114204525B - 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用 - Google Patents

一种直流输电线路纵联保护方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114204525B
CN114204525B CN202111324299.2A CN202111324299A CN114204525B CN 114204525 B CN114204525 B CN 114204525B CN 202111324299 A CN202111324299 A CN 202111324299A CN 114204525 B CN114204525 B CN 114204525B
Authority
CN
China
Prior art keywords
line
current
admittance
voltage
comprehensive
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
CN202111324299.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114204525A (zh
Inventor
陈玉
韩珂
文明浩
马睿智
王祯
尹项根
王玉玺
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 CN202111324299.2A priority Critical patent/CN114204525B/zh
Publication of CN114204525A publication Critical patent/CN114204525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114204525B publication Critical patent/CN114204525B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H02H7/263Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of measured values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/22Emergency 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 for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/265Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured making use of travelling wave theory
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268Sectionalised 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • YGENERAL 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
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS 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
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明属于电力系统继电保护领域,具体为一种直流输电线路纵联保护方法及其应用,包括:采集电压电流并过滤,若为单极线路则计算单极线路综合导纳;若为双极线路则计算正、负极线路差动电流及其在当前时间窗内的积分值以故障选极,计算整流侧和逆变侧的电压共模量与电压差模量以计算共模综合导纳与差模综合导纳;利用基于单极线路综合导纳的判据进行故障区域判断;或者,若选极结果为单极接地则采用基于共模综合导纳的判据进行故障区域判断,若选极结果为极间短路,则采用基于差模综合导纳的判据进行故障区域判断。本发明判据简单,耐过渡电阻能力高,无需任何线路参数,相较于传统电流差动保护无闭锁过程,能有效提升线路后备保护的动作速度。

Description

一种直流输电线路纵联保护方法及其应用
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域,更具体地,涉及一种直流输电线路纵联保护方法及其应用。
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;直流线路差动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
针对现有技术的缺陷和改进需求,本发明提供了一种直流输电线路纵联保护方法及其应用,其目的在于解决现有技术中存在的直流线路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,提供了一种直流输电线路纵联保护方法,包括:
S1、当发生故障时,将故障时刻后一时间窗内的线路整流侧和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进行滤波处理,所述低通滤波器的截止频率由直流输电线路的长度确定;
S2、利用经过所述滤波处理的电压和电流,若所述直流输电线路为单极线路,则计算单极线路综合导纳;若所述直流输电线路为双极线路,则计算正极线路差动电流及其在当前时间窗内的积分值的绝对值以及负极线路差动电流及其在所述当前时间窗内的积分值的绝对值,以进行故障选极,同时计算线路整流侧和逆变侧的电压共模量与电压差模量,以计算线路共模综合导纳与差模综合导纳;
S3、利用基于所述单极线路综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断;或者,若选极结果为单极接地,则采用基于所述共模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断,若选极结果为极间短路,则采用基于所述差模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断;若所述当前时间窗内均无故障区域,则确定下一时间窗,重复执行S1。
进一步,基于所述共模综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000021
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u0R(t)表示t时刻整流侧电压共模量,u0I(t)表示t时刻逆变侧电压共模量,Y0(t)表示所述共模综合导纳,ε表示放大系数。
进一步,基于所述差模综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000031
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u1R(t)表示t时刻整流侧电压差模量,u1I(t)表示t时刻逆变侧电压差模量,Y1(t)表示t时刻线路的差模综合导纳,ε表示放大系数。
进一步,基于所述单极线路综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000032
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,uR(t)表示整流侧经所述滤波处理的t时刻的电压,uI(t)表示逆变侧经所述滤波处理的t时刻的电压,Y(t)表示所述单极线路综合导纳,ε表示放大系数。
进一步,t时刻线路差模综合导纳Y1(t)表示为:
Figure BDA0003346432260000033
t时刻线路共模综合导纳Y0(t)表示为:
Figure BDA0003346432260000041
式中,iPR表示整流侧正极线路电流,iNR表示整流侧负极线路电流,iPI表示逆变侧正极线路电流,iNI表示逆变侧负极线路电流,uPR表示整流侧正极线路电压,uNR表示整流侧负极线路电压,uPI表示逆变侧正极线路电压,uNI表示逆变侧负极线路电压。电流的正方向为整流侧指向逆变侧。
进一步,所述低通滤波器的截止频率根据以下公式进行选择:
Figure BDA0003346432260000042
式中,Efm为线性拟合精度,fc为所述低通滤波器的截止频率,l表示输电线路长度,v表示光在真空中的传播速度。
本发明还提供一种直流线路纵联保护系统,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上述的方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如上述的一种直流输电线路纵联保护方法。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案,能够取得以下有益效果:
(1)本发明方法所用的判据简单,具备选极能力。由于实际工程中使用的差动保护,为了防止故障发生后对地电容充放电的暂态过程导致其误动,需将其闭锁一段时间,该方法构造的保护判据在故障发生后对地电容充放电的暂态过程中依然成立,因而无需传统差动保护的闭锁过程,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。
(2)相关学者们提出的差动保护与纵联保护新原理大都需要等待两端均检测到故障行波,保护才能根据两端的信息做出综合判断。本发明中只要线路一端检测到故障行波,故障相关判据就能满足,保护可做出判断。因而能节省一端检测到故障行波后行波传播到另一端的时间,特别是线路出口处故障。因而本发明相较于现有学者们提出的新方法动作速度有进一步提升。
(3)此外,针对分布电容的充放电过程,有关学者们提出了补偿分布电容电流的差动保护新原理,判据中需要准确的线路参数。由于本发明提出的保护中判据未用到任何线路参数,因而不需要任何准确的线路参数,保护整定简单。
附图说明
图1为本发明实施例提供的典型双极直流输电系统结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种基于综合导纳的直流线路纵联保护方法流程框图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构,其中:
1为整流侧交流等值电源,2为整流侧交流线路,3为整流侧交流母线,4为正极整流侧换流变,5为正极整流侧换流站,6为正极整流侧平波电抗器,7为正极整流侧直流滤波器,8为正极整流侧直流母线,9为被保护正极直流线路,10为正极逆变侧直流母线,11为正极线路整流侧继电保护装置,12为正极线路逆变侧继电保护装置,13为负极整流侧换流变,14为负极整流侧换流站,15为负极整流侧平波电抗器,16为负极整流侧直流滤波器,17为负极整流侧直流母线,18为被保护负极直流线路,19为负极逆变侧直流母线,20为负极线路整流侧继电保护装置,21为负极线路逆变侧继电保护装置,22为整流侧接地极,23为正极逆变侧直流滤波器,24为负极逆变侧直流滤波器,25为正极逆变侧平波电抗器,26为负极逆变侧平波电抗器,27为正极逆变侧换流站,28为负极逆变侧换流站,29为逆变侧接地极,30为正极逆变侧换流变,31为负极逆变侧换流变,32为逆变侧交流母线,33为逆变侧交流线路,34为逆变侧交流系统等值电源。
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。
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,本发明提供了一种基于综合导纳的直流线路纵联保护方法,为了解决现有实际工程中的差动保护作为线路的后备保护,由于为了避免故障暂态期间分布电容充放电过程产生的对地电流,采取了较长的闭锁延时,因而控制系统将先于保护起作用而将线路闭锁,造成不必要的停运。为了解决该问题,该方法定义了综合导纳,利用它构造的保护判据能反映线路对地分布电容,判断故障类型时利用了分布电容充放电的过程,从而不需要避开这一暂态过程,能大幅缩短了保护的动作时间方法。
纵联保护方法具体包括:
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:当直流输电线路为双极线路时。
利用故障后一段时间内正、负极线路差动电流的积分值进行故障选极;
具体的,故障时刻后正、负极线路差动电流在一段时间内的积分值计算公式为:
利用公式
Figure BDA0003346432260000081
计算故障时刻后正、负极线路差动电流预定时间窗内的积分值;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,t1、t2为保护启动后所述预定时间窗首末两点时刻,iik(t)为经过所述滤波处理的t时刻的电流,f1[iik(t)]为iik(t)的函数,用于根据经过所述滤波处理的t时刻的电流计算差动电流的积分值。
进一步该积分值计算公式左边可详细表示为:
Figure BDA0003346432260000082
其中,下标P表示正极,下标N表示负极,下标R表示整流侧,下标I表示逆变侧,下标0表示共模,下标1表示差模,共模与差模是物理概念。电流的正方向均为整流侧指向逆变侧。
利用正负极线路差动电流在一段时间内的积分值的绝对值的比值来进行故障选极。选极判据为当正极差流积分值的绝对值与负极差流积分值的绝对值相同则认为发生双极故障,正极差流积分值的绝对值大于负极差流积分值的绝对值则认为发生正极故障,负极差流积分值的绝对值大于正极差流积分值的绝对值则认为负极故障。
另外,还需要利用经滤波处理的电压和电流,计算故障时刻后线路整流侧与逆变侧电压共模量与电压差模量,同时计算线路的共模综合导纳与差模综合导纳。具体的:
计算线路整流侧电压共模量U0R(t)与逆变侧电压共模量U0I(t)公式为:
Figure BDA0003346432260000091
Figure BDA0003346432260000092
计算线路整流侧电压差模量U1R(t)与逆变侧电压差模量之和U1I(t)公式为:
Figure BDA0003346432260000093
Figure BDA0003346432260000094
计算线路差模综合导纳瞬时值Y1(t)公式为:
Figure BDA0003346432260000095
计算线路共模综合导纳瞬时值Y0(t)公式为:
Figure BDA0003346432260000096
其中,t为当前时间窗内的时刻,所用电压电流量均经过低通滤波处理。电流的正方向均为整流侧指向逆变侧。若取逆变侧指向整流侧的方向为正方形,则上述导纳公式中的加减号需要反过来。
若判断为单极接地,则采用由共模综合导纳构造的判据进行故障区域判断;若判断为极间短路则采用由差模综合导纳构造的判据进行故障区域判断;根据故障类型执行相应动作策略。
具体的,根据故障选极判断结果,采用不同模量构成判据进行故障类型判断。若故障选极判据判断为单极接地,则采用共模综合导纳构成的判据进行故障类型判断;若故障选极判据判断为极间短路,则采用差模综合导纳构成的判据进行故障类型判断。所述故障类型包括:区内故障和区外故障;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。若区内判据和区外判据均不满足,则进入下一个时间窗。
其中,基于所述共模综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000101
式中,t1、t2表示当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u0R(t)表示t时刻整流侧电压共模量,u0I(t)表示t时刻逆变侧电压共模量,Y0(t)表示t时刻共模综合导纳,ε表示放大系数,为常数。
基于所述差模综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000102
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u1R(t)表示t时刻整流侧电压差模量,u1I(t)表示t时刻逆变侧电压差模量,Y1(t)表示t时刻差模综合导纳,ε表示放大系数。
若直流输电线路为单极线路时。
利用经过滤波处理的电压和电流,计算线路的综合导纳。利用由所述综合导纳构造的判据进行故障区域判断。
利用公式Y(t)=f6[uk(t),ik(t)]计算线路综合导纳;其中,k=R,I分别代表线路整流侧与逆变侧。Uk(t)为线路整流侧与逆变侧电压经滤波处理的电压,Y(t)为综合导纳;f6[uk(t),ik(t)]为uk(t)和ik(t)的函数,用于根据线路整流侧与逆变侧经滤波处理的电压与电流量计算线路综合导纳。若判定为区内故障,则使线路进入故障重启;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。若区内判据和区外判据均不满足,则进入下一个时间窗。
基于所述单极线路综合导纳构造的判据如下:
Figure BDA0003346432260000111
式中,t1、t2表示当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,uR(t)表示整流侧经所述滤波处理的t时刻的电压,uI(t)表示逆变侧经所述滤波处理的t时刻的电压,Y(t)表示所述单极线路综合导纳,ε表示放大系数。
综上,本实施例方法,将故障时刻后一时间窗内的线路整流侧和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进行滤波处理,并依此计算线路整流侧与逆变侧电压与电流的共模量与差模量;通过比较正、负极之间线路整流侧与逆变侧差动电流积分值大小进行故障选极;将整流侧与逆变侧经低通滤波的电流共模量瞬时值相减,将整流侧与逆变侧经低通滤波的电压共模量瞬时值相加,然后将两者相除定义其为线路共模量的综合导纳瞬时值;对线路整流侧与逆变侧经低通滤波处理的电压和电流差模量瞬时值进行相同的处理,定义为线路差模量的综合导纳瞬时值;若发生单极接地则利用由线路共模综合导纳瞬时值构造的判据判断故障区域,若发生极间故障则利用由线路差模综合导纳瞬时值构造的判据判断故障区域。本发明提出的方法判据简单,耐过渡电阻能力高,无需任何线路参数,相较于传统的电流差动保护无闭锁过程,具备故障选极能力,能有效提升线路后备保护的动作速度,提升系统的安全稳定性。
在具体仿真实验中,时间窗选取为5ms。若故障发生后5ms内选极判据判断为正极接地故障,且该时间窗共模判据判断为区内故障,则认为正极线路发生了区内故障;若该时间窗内共模判据判断为区外故障,则认为正极线路发生了区外故障;若该时间窗内共模判据的区内故障判据与区外故障判据均不满足,进入下一时间窗。若故障发生后5ms内选极判据判断为负极接地故障,且该时间窗共模判据判断为区内故障,则认为负极线路发生了区内故障;若该时间窗内共模判据判断为区外故障,则认为负极线路发生了区外故障;若该时间窗内共模判据的区内故障判据与区外故障判据均不满足,进入下一时间窗。若故障发生后5ms内选极判据判断为极间短路,且该时间窗差模判据判断为区内故障,则认为极间发生了区内故障;若该时间窗内差模判据判断为区外故障,则认为极间发生了区外故障;若该时间窗内差模判据的区内故障判据与区外故障判据均不满足,进入下一时间窗。
在仿真中,依次设置故障点位于线路整流侧保护安装处、线路中点处、线路逆变侧保护安装处、区外平波电抗器阀侧、整流侧交流系统和逆变侧交流系统,直流输电系统每处故障点分别设置为正极接地、负极接地和极间短路,区外交流侧设置为三相金属性接地短路,直流输电系统故障过渡电阻依次设置为金属性接地、200Ω、400Ω、600Ω、800Ω、1000Ω。仿真实验结果见表1。
表1仿真验证结果
Figure BDA0003346432260000131
(a)线路整流侧正极接地短路
Figure BDA0003346432260000132
(b)线路整流侧负极接地短路
Figure BDA0003346432260000133
(c)线路整流侧极间短路
Figure BDA0003346432260000134
(d)线路中点处正极接地短路
Figure BDA0003346432260000135
(e)线路中点处负极接地短路
Figure BDA0003346432260000141
(f)线路中点处极间短路
Figure BDA0003346432260000142
(g)线路逆变侧正极接地短路
Figure BDA0003346432260000143
(h)线路逆变侧负极接地短路
Figure BDA0003346432260000144
(i)线路逆变侧极间短路
Figure BDA0003346432260000145
(j)区外平波电抗器阀侧正极接地
Figure BDA0003346432260000151
(k)区外平波电抗器阀侧负极接地
Figure BDA0003346432260000152
(l)区外交流侧三相接地短路
从以上表数据看出,选极判据能正确选极,本发明构造的保护判据能正确识别区内故障与区外故障。
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 (8)

1.一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,包括:
S1、当发生故障时,将故障时刻后一时间窗内的线路整流侧和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进行滤波处理,所述低通滤波器的截止频率由直流输电线路的长度确定;
S2、利用经过所述滤波处理的电压和电流,若所述直流输电线路为单极线路,则计算单极线路综合导纳;若所述直流输电线路为双极线路,则计算正极线路差动电流及其在当前时间窗内的积分值的绝对值以及负极线路差动电流及其在所述当前时间窗内的积分值的绝对值,以进行故障选极,同时计算线路整流侧和逆变侧的电压共模量与电压差模量,以计算线路共模综合导纳与差模综合导纳;
S3、利用基于所述单极线路综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断;或者,若选极结果为单极接地,则采用基于所述共模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断,若选极结果为极间短路,则采用基于所述差模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断;若所述当前时间窗内均无故障区域,则进入下一时间窗,重复执行S1。
2.根据权利要求1所述的一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,基于所述共模综合导纳构造的判据如下:
Figure FDA0003346432250000011
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u0R(t)表示t时刻整流侧电压共模量,u0I(t)表示t时刻逆变侧电压共模量,Y0(t)表示所述共模综合导纳,ε表示放大系数。
3.根据权利要求1所述的一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,基于所述差模综合导纳构造的判据如下:
Figure FDA0003346432250000021
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,u1R(t)表示t时刻整流侧电压差模量,u1I(t)表示t时刻逆变侧电压差模量,Y1(t)表示t时刻线路的差模综合导纳,ε表示放大系数。
4.根据权利要求1所述的一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,基于所述单极线路综合导纳构造的判据如下:
Figure FDA0003346432250000022
式中,t1、t2表示所述当前时间窗内首末两点时刻,△t表示采样时间间隔,uR(t)表示整流侧经所述滤波处理的t时刻的电压,uI(t)表示逆变侧经所述滤波处理的t时刻的电压,Y(t)表示所述单极线路综合导纳,ε表示放大系数。
5.根据权利要求1所述的一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,t时刻线路差模综合导纳Y1(t)表示为:
Figure FDA0003346432250000031
t时刻线路共模综合导纳Y0(t)表示为:
Figure FDA0003346432250000032
式中,iPR表示整流侧正极线路电流,iNR表示整流侧负极线路电流,iPI表示逆变侧正极线路电流,iNI表示逆变侧负极线路电流,uPR表示整流侧正极线路电压,uNR表示整流侧负极线路电压,uPI表示逆变侧正极线路电压,uNI表示逆变侧负极线路电压,正极线路和负极线路中均取整流侧指向逆变侧的方向为电流正方向。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种直流输电线路纵联保护方法,其特征在于,所述低通滤波器的截止频率根据以下公式进行选择:
Figure FDA0003346432250000033
式中,Efm为线性拟合精度,fc为所述低通滤波器的截止频率,l表示输电线路长度,v表示光在真空中的传播速度。
7.一种直流线路纵联保护系统,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至6中任一项所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至6任一项所述的一种直流输电线路纵联保护方法。
CN202111324299.2A 2021-11-10 2021-11-10 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用 Active CN114204525B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111324299.2A CN114204525B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111324299.2A CN114204525B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114204525A CN114204525A (zh) 2022-03-18
CN114204525B true CN114204525B (zh) 2022-08-16

Family

ID=80647218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111324299.2A Active CN114204525B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114204525B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115000924B (zh) * 2022-07-15 2022-10-28 中国电力科学研究院有限公司 用于高比例新能源系统的线路导纳保护判据构建方法及装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9256905B2 (en) * 2000-08-25 2016-02-09 Paradigm Shifting Solutions Intelligent routing of electric power
CN106711969B (zh) * 2017-01-17 2018-11-23 西安科技大学 基于模量突变的双极高压直流输电线路纵联保护方法
CN106877298B (zh) * 2017-03-27 2018-09-21 上海交通大学 Mmc-hvdc系统直流输电线路保护方法
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
CN109193586A (zh) * 2018-09-30 2019-01-11 西安工程大学 一种双端高压直流输电线路差动保护算法
CN109888744B (zh) * 2019-03-04 2021-01-12 华北电力大学(保定) 一种高压直流输电线路的保护方法
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
CN112290517A (zh) * 2020-10-19 2021-01-29 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 基于功率量的柔性控制器保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114204525A (zh) 2022-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3419138B1 (en) Method and system for fault positioning and recovery of voltage source converter
CN106707081B (zh) 柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法
CN110380390B (zh) 一种基于行波波形相似性的高压直流输电线路保护方法
CN110988740B (zh) 一种适于中性点小电阻接地配网的单相接地故障检测方法
CN114204525B (zh) 一种直流输电线路纵联保护方法及其应用
CN108023339A (zh) 基于特征频率电流的高压直流输电线路后备保护方法
CN111130074A (zh) 基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法
CN108120902B (zh) 一种输电线路故障快速判别方法
CN108493903B (zh) 一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置
CN112039036B (zh) 一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统
CN108599116B (zh) 一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法
CN110703134A (zh) 一种基于故障序分量的小电流接地选线选相方法
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
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
CN111983377A (zh) 高压直流输电线路故障判定方法和装置
CN109995005B (zh) 一种基于触发角变化率均值的直流输电线路纵联保护方法
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
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
CN113945804B (zh) 一种交流输电线路故障方向判别方法
CN116826661A (zh) 一种直流线路的距离保护方法、装置和系统
CN112103926B (zh) 一种用于直流配电网的双端量加速保护方法
CN114465211B (zh) 基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法及系统
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

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