[发明专利]基于边界能量的高压直流线路纵联保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护技术领域的方法，具体涉及一种利用边界能量的高压直流输电线路纵联保护方法。

背景技术

与交流输电技术相比，高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的优势，而被广泛应用于远距离电能传输、异步联网领域、海岛供电等领域，并且在西电东送和全国联网工程中起到了重要的作用。我国幅员辽阔、能源中心与负荷中心呈逆向分布，给高压直流输电技术提供了广阔的应用前景。自舟山直流输电项目后，我国建设了葛南超高压直流输电工程，复奉特高压直流输电工程，以及灵宝背靠背联网工程。目前，已投运直流输电工程占世界直流输电容量的20％以上，我国已经成为直流输电工程大国。

直流输电线路工作环境恶劣，跨越地区的环境复杂，发生故障的概率大。实际运行数据显示，线路故障约占直流输电系统故障的50％，而线路保护正确动作切除故障的只占50％，大量直流线路故障是由直流控制系统响应动作，造成直流闭锁，引起不必要的直流停运，给整个电网运行带来负面影响。

直流输电线路通常以行波保护作为主保护，后备保护配置微分欠压保护和电流差动保护。行波保护存在着对采样率要求高、理论不严密、缺乏整定依据及可靠性差等问题。微分欠压保护在行波保护退出运行或者由于电压变化率上升沿宽度不足时可以起到后备保护作用，但是对高阻接地故障灵敏度低。差动保护作为检测高阻故障的后备保护，为躲避交流故障及各种干扰，延时较长，无法起到后备保护的作用。因此，提高直流输电线路继电保护的可靠性对保证电力系统的安全具有重要意义。

目前的保护方案很多都利用故障信号的高频分量进行研究，经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN102654552A，公开(公告)日2012.09.05，公开了一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护方法。采用的技术方案是：首先，利用整流侧和逆变侧的保护装置，计算并比较整流侧和逆变侧检测到的暂态电压高频分量的暂态能量，从而判断故障是靠近整流侧还是靠近逆变侧。然后，根据故障靠近的位置，利用对侧的保护装置区分直流输电线路区内故障与区外故障。但是高频分量本身含量低且易受雷电干扰的影响。

中国专利文献号CN103529332A公开(公告)日2014.01.22，公开了一种基于电压相关度和小波变换暂态能量分布特性的特高压直流输电线路雷击干扰识别方法，当特高压直流输电线路电压发生波动时，监测初始5ms的正负极电压；计算各极电压与各自轴线电压的相关度，根据相关度大小识别雷击干扰；若为故障，转入故障分类的识别；计算线模电压的附加分量，利用db3小波对附加分量进行7尺度分解；求出高频与中低频能量的比值，区分故障类别，进行故障保护。虽然该技术可以识别雷电干扰，但是对实际装置采样率要求比较高，不易于工程实现。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种利用边界能量的高压直流输电线路纵联保护方法，本发明采用高压直流输电线路两端的特定频段边界能量实现区内外故障判别，对采样率要求低、反应灵敏、可靠性高且两端不需要数据同步，可以快速准确的实现区内外故障判别。

本发明通过以下技术方案实现，本发明包括以下步骤：

步骤一，在高压直流输电线路两端平波电抗器线路侧的位置采集分压器分流器电气量信号。

步骤二，利用滤波器对分压器分流器电气量信号进行滤波，以获得低频电气量。

所述滤波器为切比雪夫滤波器，该滤波器具有10阶传递函数，带通通带波纹为0.1dB，下限截止频率为50Hz，上限截止频率为500Hz。

所述的低频是指50-500Hz。

步骤三，计算保护安装处频段暂态能量，当暂态能量值大于阈值E_set时执行步骤四，否则回到步骤一。

所述的暂态能量E_(ac)通过以下方式计算得到：

其中：T取10ms，U_(ac)和I_(ac)分别为低频段电压和电流量的有效值。

步骤四，计算整流侧暂态能量因子和逆变侧暂态能量因子，并当两者均大于阈值时，判定为区内故障并执行步骤五；否则，判定为区外故障。

所述的整流侧暂态能量因子其中:E_a为位于整流端平波电抗器阀侧的暂态能量值，E_m为整流端平波电抗器线路侧，即整流端保护安装处的暂态能量值。