[发明专利]一种稳定控制装置所用的直流近区交流线路相间故障判据

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体地说本发明涉及一种稳定控制装置所 用的直流近区交流线路相间故障判据。

背景技术

稳定控制装置对于保证电力系统的安全稳定运行有着举足轻重的意义，其拒动或 误动都会给电力系统带来灾难性的后果。由于直流输电独特的控保系统与常规交流输电相 比有较大的差别，近区交流系统的暂态特性与传统电网相比也大为不同。

直流输电采用换流站进行输电，换流站由晶闸管组成，晶闸管的导通与关断直接 影响直流输电系统的功率输送。而故障期间逆变侧换流站交流母线电压降低，容易导致换 流站发生换相失败。换相失败的桥臂上下导通相当于短路，因而系统无法维持电压稳定，进 一步导致换流站附近电流变化与传统交流输电故障时差异较大，使装置正确动作受到很大 影响。

传统的稳定控制装置在进行故障跳闸识别时，普遍采用短路电流会增大这一条 件。而对于直流近区交流电网，由于换流站晶闸管的导通关断特性，使得直流近区交流线路 在发生短路故障时，电流存在不增大的可能性，这使得以电流增大为前提的故障跳闸识别 原理失去依据。

基于本地量的相间故障判据已有较多的研究，目前针对线路的相间故障判据为： 1、突变量启动；2、事故后有两相电流升高；3、事故后有两相电压降低；4、有两相跳闸信号； 5、两相跳闸信号之间的时间差小于重合闸时间。装置启动后且同时满足以上条件，即判为 线路相间故障。

在直流近区交流线路发生相间故障时，电压电流的变化特征如图1所示，故障期间 出现了仅有一相电流增加的现象，此时已不能够满足上述的相间故障判据2，这将导致装置 发生误判。因此，研究提出新的适用于直流近区交流线路的相间故障识别判据非常必要。

发明内容

本发明目的是：为了克服传统稳定控制装置中线路相间故障跳闸判据应用于直流 近区交流线路时存在会将相间故障误判为单相故障甚至拒动的缺陷，提供一种综合相序电 压及相间余弦电压作为判据条件的适用于直流近区交流线路相间故障的识别判据，以保证 稳控装置正确的动作。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)将原始正弦输入信号经过低通滤波模块进行低通滤波，以消除原始正弦输入信 号中二次及二次以上谐波分量的干扰，所述原始正弦输入信号包括三相电压ua、ub和uc以 及三相电流ia、ib和ic；

2)计算三相电压有效值Ua、Ub和Uc，并与20ms前的电压有效值相减得到电压有效 值的变化量并记为dUa、dUb和dUc，同时分别计算出正序电压U₁、负序电压U₂和零序电压U₀；

3)计算三相电流有效值Ia、Ib、和Ic，并与20ms前的电流有效值相减得到电流有效 值的变化量并记为dIa、dIb和dIc；

4)计算三相相间余弦电压和

5)检测是否出现电流突变量启动，若满足启动条件，则判断线路受到扰动，进入步 骤(6)判断，并记录启动时刻；

6)根据步骤2)保存的信息量，判断故障时-dUa、-dUb和-dUc中是否有两相大于设 定值ΔUs1(通常可设为额定电压的20％)，如满足条件则继续步骤7)，否则判断线路未发生 相间故障；

7)根据步骤3)保存的信息量，判断故障时dIa、dIb和dIc中是否有两相与步骤6) 中-dUa、-dUb和-dUc中大于设定值ΔUs1的相应相的电流变化量大于设定值ΔIs1(通常可 设为额定电流的5％-10％)，如满足条件则转到步骤10)，否则继续步骤8)；

8)根据步骤4)保存的信息量，判断故障时三相相间余弦电压是否和都大于设定值如满足条件则继续步骤9)，否则判断线路未发生相间故障；

9)判断故障时是否有满足以下三点中的任意一条：a)负序电压U₂大于与其相应的 设定值(通常可设为额定电压的10％)且零序电压U₀小于与其相应的设定值(通常可设为额 定电压的10％)；b)步骤6)中dUa、-dUb和-dUc中大于设定值ΔUs1的相应相电压小于正序电 压U₁；c)任意两相的电流变化率大于设定值ΔIs1(通常可设为额定电流的5％-10％)；如满 足任意一条则继续步骤10)，否则判断线路未发生相间故障；