[发明专利]一种适用于对称双极直流线路的纵联行波差动保护方法

说明书

本发明涉及一种适用于对称双极直流线路的纵联行波差动保护方法，包括下列步骤：对传输线路特征阻抗和传播函数进行有理函数拟合；对直流线路两端电压和电流进行实时测量，利用卡伦贝尔变换矩阵对相互耦合的正负极进行解耦，得到相互独立的0‑1模电压和电流，利用解耦后的0‑1模电压和电流，计算线路两端前向行波和反向行波模分量；计算保护安装处0模反向行波差动值B_dm0和1模反向行波差动值B_dm1；在连续3个采样周期检测到B_di1＜‑Δ后，启动判据动作；以第一个检测到B_di1＜‑Δ的时刻为积分起始时间t₀，积分时长为t_DW，计算B_di1的积分作为1模判据，如果1模判据小于‑Δ₁t_DW，则判定区内有故障；然后计算B_di0的积分作为0模判据，根据计算结果判定故障类型，选定故障极。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及超高压、远距离直流输电系统直流线路纵联行波差动保护方法。

背景技术

直流线路故障的快速、可靠识别是直流输电系统发展亟待解决的关键问题。现有直流输电工程保护策略为：以行波保护和微分欠压保护为主保护，电流差动保护为后备保护。行波保护和微分欠压保护动作速度快，不受长线路分布电容影响，但易受噪声干扰，高阻接地故障灵敏度不足，可靠性不高；电流差动保护对高阻接地故障有效，但为躲开暂态电流影响，延时长，不满足直流输电线路保护速动性要求。

近年来，针对直流线路保护的不足，国内外学者进行了大量研究：将小波变换、经验模态分解、S变换等信号处理方法引入行波保护中，提高保护的可靠性，这些方法仅利用了初始故障行波的信息，对采样频率要求极高；利用直流线路平波电抗器所产生的特殊故障特征对直流线路故障进行识别，但是没有考虑线路分布参数特性；利用线路两侧相关电气量极性、波形相似度、幅值比等特点构造新型纵联保护原理，主要通过仿真观测，缺乏理论分析；利用线路分布参数模型，改进纵联电流差动保护，但动作时限仍不能满足柔性直流输电系统速动性要求，只能作为后备保护。

此外，很多学者在分析过程中忽略了超高压、远距离输电线路分布参数的频变特性，而直流系统暂态过程又含有丰富的频率成分。这些频率成分有可能对现有保护原理产生不利影响，同时又提供了更多的故障信息，因此研究基于频变参数线路模型的直流输电系统保护原理，对于直流电网的发展具有重要意义。

发明内容

该发明针对经大地回路接地方式的直流输电系统，设计一种直流线路纵联行波差动保护方法。其依托线路频变参数模型，以行波理论为基础，结合行波保护速动性和纵联差动保护可靠性的特点，实现纵联行波差动保护。较传统直流线路保护方法，该方法考虑超高压、远距离输电线路频变分布参数特性的影响，在采样频率、速动性和可靠性等方面的具有突出优势，并具有广泛的适用性。本发明的技术方案分为以下三个阶段：

一种适用于对称双极直流线路的纵联行波差动保护方法，包括下列步骤：

(1)对传输线路特征阻抗和传播函数进行有理函数拟合。

(2)在线对直流线路两端电压和电流进行实时测量，利用卡伦贝尔变换矩阵对相互耦合的正负极进行解耦，得到相互独立的0-1模电压和电流，利用解耦后的0-1模电压和电流，计算线路两端前向行波和反向行波模分量。

(3)计算保护安装处0模反向行波差动值B_dm0和1模反向行波差动值B_dm1；

(4)保护判据如下：

1)启动：B_di1(t₀)＜-ΔB_di1(t₀+Δt)＜-ΔB_di1(t₀+2Δt)＜-Δ

2)故障判定：