[发明专利]基于特征谐波的高压直流输电线路保护方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统直流输电线路继电保护技术领域的方法和装置，具体是一种超/特高压直流输电线路的基于特征谐波的高压直流输电线路保护方法及其系统。

背景技术

高压直流(HVDC)输电以其传输功率大，控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有重要的地位，世界发达国家都把它作为大容量、远距离送电和异步联网的主要手段。在我国，自1987年舟山直流输电工程竣工以来，我国直流输电工程数量与日俱增。伴随着“西电东送，南北互供，全国联网”的坚强智能电网的建设，今后十年将会是我国直流输电建设的高潮期。

高压直流输电线路一般作为区域电网的联络线，它的安全性和可靠性不仅关系到本区系统的稳定性，而且将直接影响到与其相连区域电网甚至整个大电网的稳定运行。高压直流输电线路是直流输电系统中最重要的元件之一，其特点是输电线路长，故障发生概率高，因此提高直流输电线路继电保护的运行水平对保证直流输电系统的安全性与可靠性意义重大。

在各种直流线路的保护方案中，行波保护和电流差动保护的应用最为广泛。现有直流线路行波保护存在诸多不足，如可靠性差、只能用于故障暂态的波过程期间、整定理论不完备等。对于长距离高压直流输电线路而言，在故障发生的暂态过程中，直流线路会产生分布电容电流，可能引起线路差动保护的误动，降低保护的可靠性。因此，有必要对直流输电线路保护进行改进，提升保护动作性能，保证直流线路保护在线路内部故障时可以正确快速动作，外部故障时可靠不动作。

经过对现有技术的检索发现，张保会等在《电力系统保会与控制》，第38卷，15期，2010年8月中发表了名为：高压直流线路单端暂态量保护研究(Research on transient-based protection for HVDC lines)的文献，该文献提出了仅采用单端暂态电压信号的直流线路保护方案。通过对直流线路两端安装的平波电抗器和直流滤波器组的幅频特性分析，构造了暂态量保护的主元件——边界元件的原理和算法，并在此基础上形成了启动元件、雷电干扰识别元件和故障极判别元件的动作判据以及它们与主元件间的逻辑配合关系。但是该现有技术需要计算保护线路上的高频，中频和低频的“平均能量和”，算法复杂，计算量大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于特征谐波的高压直流输电线路保护方法及其系统，能够不受分布电容电流影响，不仅克服了传统高压直流线路差动保护的缺陷，并且耐受过渡电阻能力强，对采样频率无特殊要求，运算简单，易于实现，动作速度快、可靠性高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于特征谐波的高压直流输电线路保护方法，通过对直流线路两侧的直流电流进行同步采样得到实时电流数据并进行离散傅里叶变换，得到线路两端电流特征谐波；然后对特征电流谐波进行计数N_n.M，并计算加权指数I_H.M，最后将加权指数I_H.M和特征电流谐波数N_n.M与整定值I_H.set和N_n.set进行逻辑判断，得到故障类型。

所述的实时电流数据包括：直流线路两端保护测量装置实时采集的直流电流I_m和I_n。

所述的离散傅里叶变换是指：将实时电流数据进行DFT变换，并提取出12次、24次和36次特征谐波电流，即I_12.M，I_24.M和I_36.M，单位：p.u.。

所述的加权指数I_H.M是指：I_H.M＝k₁₂×I_12.M+K₂₄×I_24.M+K₃₆×I_36.M，其中：K₁₂、K₂₄和K₃₆分别为12次、24次和36次特征谐波的修正指数。

所述的逻辑判断是指：

a)当电网系统正常运行，则线路两端电流特征谐波值低于整定值，即：I_H.M＜I_H.set；

b)当电网系统存在故障，线路两端电流特征谐波值高于整定值，即：I_H.M＞I_H.set，进而：