[发明专利]一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置

说明书

一种特高压直流系统接地极线路保护方法，包括步骤1：在接地极线路首端注入至少两种高频信号，各高频信号的频率不同；步骤2：在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；步骤3：基于步骤2中采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障；步骤4：若接地极线路故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障；步骤5：基于步骤2中采集的电气量数据和步骤4的判断结果，定位故障点位置。本发明通过向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，不仅提高接地极线路保护的可靠性，而且能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化领域，具体涉及一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置。

背景技术

接地极是特高压直流输电系统的重要组成部分，主要起到钳制中性点电压、为不平衡电流提供通路等作用。然而，随着特高压直流工程的快速发展，接地极的选址日益困难。为避免直流偏磁对换流站设备产生影响，部分已投运的直流工程接地极址与换流站的距离已超过100km。而部分设计中的特高压直流工程，接地极址距离换流站甚至接近200km。因此接地极线路保护不容忽视。

目前特高压直流系统接地极线路采用同塔双回的架设方式。传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护包括接地极线路差动保护、接地极线路不平衡保护、基于注入法的接地极线路保护。

上述保护方法中，利用基尔霍夫定律的接地极线路差动保护依赖于流经接地极线路的直流电流，当双极平衡运行或金属回线运行时，该方法失效，并且差动保护依赖于线路两侧通信，一旦通信中断，保护将无法正常工作。接地极线路不平衡保护同样依赖于流经接地极线路的直流电流，当双极平衡运行或金属回线运行时，该方法失效。该保护方法在接地极线路末端故障时存在保护死区，且当双回接地极线路同点接地时保护无法正确识别。基于注入法的接地极线路保护由于对不同运行状态下的高频信号响应特征的研究尚不充分，实际运行中基于注入法的接地极线路保护依然存在明显缺陷，保护存在较大范围的死区，拒动情况时有发生。

由此可见，传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护无法完全满足保护性能的要求。为此，发明人设计并在专利CN109217269A中公开了一种特高压直流系统接地极保护方法，该方法基于高频注入信号，通过接地极线路首端的高频信号测量装置可实现对接地极线路单回线故障和双回线故障的区分，并且由于保护判据为无量纲的比值数据，避免了由于线路参数的偏差对保护可靠性造成的影响，可正确识别接地极线路全线发生的短路故障。但是，该方法未能实现单回线故障和双回线故障的故障定位，自动化程度有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置，其向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，通过求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，并确定故障发生的位置，不仅解决了现有接地极线路保护方法可靠性不足的问题，同时能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。

现有技术中，传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护包括接地极线路差动保护、接地极线路不平衡保护、基于注入法的接地极线路保护。这三种传统的接地极线路保护方法均存在弊端，在应用时不能可靠地、正确地识别接地极线路全线发生的短路故障。为了解决上述问题，发明人在专利CN109217269A中公开了一种特高压直流系统接地极保护方法，该方法基于高频注入信号，通过接地极线路首端的高频信号测量装置可实现对接地极线路单回线故障和双回线故障的区分，并且由于保护判据为无量纲的比值数据，避免了由于线路参数的偏差对保护可靠性造成的影响，可正确识别接地极线路全线发生的短路故障。