[发明专利]基于特征频率电流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特征频率电流的高压直流输电线路后备保护方法，利用高压直流输电线路两端直流滤波器支路特征频率电流的突变方向实现区内、外故障的判别，步骤如下：采集直流线路两端直流滤波器支路电流，并利用滑窗的离散傅里叶算法DFT提取特征频率电流；根据直流滤波器支路的特征频率电流计算电流突变量，并判断是否大于保护启动门槛值；若高压直流输电线路整流侧、逆变侧直流滤波器支路的特征频率电流突变量中的任意一个大于保护启动门槛值，则延时t_d，保护启动；判定直流线路两端特征频率电流的突变方向p₁、p₂；基于特征频率电流的突变方向p₁、p₂实现区内、外故障识别。

技术领域

本发明涉及电力系统超/特高压直流输电继电保护领域,尤其涉及一种基于直流滤波器特征频率电流的高压直流输电线路后备保护方法。

背景技术

高压直流(high voltage direct current，HVDC)输电以其输电容量大、损耗小、控制灵活等优点，在远距离输电、电力系统互联等方面得到了广泛应用。高压直流输电线路常穿越复杂的地形、运行于极端的气候环境下，故障发生概率较高，严重威胁直流输电系统的安全可靠运行。

传统的高压直流输电线路保护多以行波保护作为主保护、欠压保护和电流差动保护作为后备保护。行波保护对保护装置的采样频率要求高，其可靠性严重依赖于行波波头的识别，而高阻接地故障时，波头检测存在较大难度，存在灵敏度不足的问题。欠压保护易受过渡电阻影响，可靠性不高。差动保护为躲避故障后线路分布电容暂态充放电电流的影响，动作延时往往长达数百毫秒。因此，有必要进一步研究新的高压直流输电线路继电保护，以提高直流输电线路的运行可靠性。

针对目前直流线路保护存在的问题，众多学者对于高压直流输电线路保护的研究以主保护为主。《Fault analysis and traveling-wave protection scheme for bipolarHVDC lines》提出了新的高速行波保护，但易受干扰和高阻影响。《利用滤波器支路电流的高压直流输电线路全线速动保护》通过判断特定频带下单端电流幅值是否超过设定门槛来判别区内、外故，但较长线路的远端故障时，保护的灵敏性可能无法满足要求。《高压直流输电线路电流差动保护新原理》基于贝瑞龙分布参数模型提出了差动保护方法，但需要两端数据严格同步。《A transient protection scheme for HVDC transmission line》和《Novel pilot protection principle for high-voltage direct currenttransmission lines based on fault component current characteristics》分别根据区内、外故障时整流侧、逆变侧两端暂态能量、故障电流差异，提出了新的纵联保护方案。基于突变量的纵联保护原理动作速度快，不受电容电流影响，但耐过渡电阻能力有限。高压直流线路主保护动作区间较短，一旦错过故障暂态时期便失去动作机会，因此，需要研究高可靠性的后备保护，以提高主保护拒动时线路保护的可靠性。《A Directional ProtectionScheme for HVDC Transmission Lines Based on Reactive Energy》基于直流输电线路无功能量提出了后备保护新方案，该方法能准确区分区内、外故障，但耐过渡电阻能力低。《Improved differential current protection scheme for CSC-HVDC transmissionlines》基于新定义的差动电流提出了改进的差动保护，区内故障时保护对数据同步误差具有较高的耐性，但区外故障时，对数据同步要求较高。因此，为保证直流输电线路的可靠性和安全性，研究耐高阻且对数据同步要求低的后备保护具有十分重要的意义。

发明内容