[发明专利]一种基于直流控制系统的高压直流输电线路后备保护方法

说明书

本发明涉及一种基于直流控制系统的高压直流输电线路后备保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。高压直流系统中不同区域发生故障时直流控制侧会产生不同的响应，利用故障期间换流器触发角ɑ、逆变器关断角γ、两端阀侧到直流出线区域的差流ΔI_re和ΔI_inv的变化特征可以准确区分出区内外故障，换流器触发角ɑ响应可以识别出整流侧交流系统故障和对极线路故障，逆变侧关断角γ可以识别出逆变侧交流系统故障，而引入阀侧到直流出线区域的差流信号ΔI_re和ΔI_inv来识别阀侧到出线区域内故障。本发明动作可靠性高，动作速度快，抗过渡电阻能力强，可以满足远端故障。对于实际高压直流输电工程线路后备保护的配置具有重要参考意义。

技术领域

本发明涉及一种基于直流控制系统的高压直流输电线路后备保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

目前，我国电力系统已经实现了全国联网、远距离、大容量输电。预计到2020年，我国建设的直流输电工程将达50余项，其中特高压直流输电工程约占60％。由于直流输电线路电压等级高，沿线地理环境复杂，因而其发生故障的概率也很高，严重影响到了直流输电系统的安全稳定性。

目前，直流输电线路主要保护方案包括行波保护、微分欠压保护、直流差动保护等^[5]，但其核心技术则主要掌握在少数国外生产厂家手中，保护构成原理、整定计算依据则仍未公开，导致我国直流输电系统在保护配置及整定、保护装置升级等方面常常处于被动局面，从而对我国交直流混联电力系统安全稳定性水平造成了很大程度的影响。

高压直流输电系统一般采用微分欠压保护和纵连差动保护作为后备保护，但微分欠压保护欠压判据的动作特性与过渡电阻和直流控制系统参数等因素密切相关；纵联差动保护受控制系统影响较大并且为了躲避区外故障，其动作延时长达1.1s。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于直流控制系统的高压直流输电线路后备保护方法，高压直流系统中不同区域发生故障时直流控制侧会产生不同的响应，利用故障期间换流器触发角、逆变器关断角和两端阀侧到直流出线区域的差流变化特征可以准确区分出区内外故障，从而准确快速的对区内故障进行动作。

本发明的技术方案是：

一种基于直流控制系统的高压直流输电线路后备保护方法，具体步骤为：

(1)直流系统中整流侧直流出线到逆变侧直流出线的区域为高压直流输电线路，发生在此区域内的故障为区内故障，保护动作，其余故障均为区外故障，保护不动作；

(2)实时监测整流侧和逆变侧的差流信号，整流侧的差流信号为整流阀处电流与整流侧直流出线处电流之差，记为ΔI_re；逆变侧的差流信号为逆变阀处电流与逆变侧直流出线处电流之差，记为ΔI_inv；用这两个差流信号来检测直流输电系统中因故障而产生的电流自由分量，当ΔI_re或ΔI_inv大于差流保护动作电流门槛值I_set，则说明直流输电系统中有故障产生，启动后备保护，在保护闭锁结束后启动触发角α判据以进一步判断故障发生的区域；

(3)经过闭锁时间t_s的闭锁以后，启动α判据，α判据的判别方法为：

由直流输电系统的极控测量单位提取到整流侧触发角α的采样值，将采样值与设定的门槛值α_set进行比较，若α<α_set不成立，判断属于区外故障，保护复位；若成立，则启动γ判据以进一步判断故障发生的区域；

(4)γ判据的判别方法为：