[发明专利]一种高压直流输电线路单端自适应保护方法

权利要求书

1.一种高压直流输电线路单端自适应保护方法，包括以下步骤：

步骤1：采集换流站处保护装置中采样序号i的电压和电流，分别减去一个采样时间窗前时刻的电压和电流，计算得到电压故障分量ΔU_i和电流故障分量ΔI_i，采用公式(1)，计算得到采样序号i的极波电压P_i：

P_i＝ΔU_i-Z_PΔI_i (1)

其中，Z_P为线路的极波阻抗；

步骤2：利用采样序号i及其前面5个采样时刻的极波电压，采用公式(2)，计算得到采样序号i的极波电压梯度算子

其中P_i-j是采样序号i-j的极波电压；

当极波电压梯度算子大于梯度阈值时，则保护装置启动，该时刻为保护启动时刻或称检测到的故障极波波头的到达时刻；

用保护启动时刻的电流减去前面第5个采样时刻的电流，计算得到电流突变量，如果电流突变量为负，则电流极性为负极，就确定为本侧区外故障，返回到步骤1；如果电流突变量为正，则电流极性为正极，确定是疑似区内故障或对侧区外故障，转到步骤3；

步骤3：将保护启动时刻向后延时5个采样时刻后，再连续采集一个采样时间窗中各采样时刻的电流电压，计算得到各采样时刻的电压故障分量和电流故障分量，通过公式(1)，分别计算得到各采样时刻的极波电压，然后，利用一次多项式拟合法，对各采样时刻的极波电压幅值进行拟合，得到的一次多项式的一次系数，作为极波电压幅值的拟合斜率y′；

先将保护启动时刻前极波电压幅值减去各采样时刻的极波电压幅值，分别得到每个采样时刻的极波电压幅值变化量，再分别对它们取绝对值，然后对这些采样时刻的极波电压幅值变化量的绝对值求取平均值，从而得到采样时间窗中所有极波电压幅值变化量的绝对值的平均值ΔP_ave；

步骤4：将拟合斜率y′的绝对值|y′|和斜率阈值y′_set进行比较，如果|y′|大于等于斜率阈值y′_set，则将ΔP_ave与阈值ΔP_{set_2}进行比较，如果满足ΔP_aveΔP_{set_2}，则判断直流输电线路故障，线路保护装置动作；否则，判断直流输电线路线路正常，返回到步骤1；如果|y′|小于斜率阈值y′_set，则比较ΔP_ave和阈值ΔP_{set_1}，如果满足ΔP_aveΔP_{set_1}，则判断直流输电线路故障，线路保护装置动作；否则，判断直流输电线路线路正常，返回到步骤1；

构造的高压直流输电线路单端自适应保护判据如下：

通过该判据，根据拟合斜率y′的绝对值|y′|的大小，自适应地选择不同的极波电压幅值变化量的绝对值的平均值阈值ΔP_set为ΔP_{set_1}或ΔP_{set_2}，再将采样时间窗中所有极波电压幅值变化量的绝对值的平均值ΔP_ave与阈值ΔP_set进行比较，来检测高压直流输电线路的区内、区外故障。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单端自适应保护方法，其特征在于：所述梯度阈值取电压等级对应的额定电压的0.01倍。

3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单端自适应保护方法，其特征在于：所述极波电压幅值变化量的绝对值的平均值ΔP_ave为采样时间窗中各采样时刻的极波电压幅值变化量的绝对值的平均值，由下式得到：

式中，N是采样时间窗的采样点个数，N取20；ΔP_i是采样序号i的极波电压幅值变化量，它是保护启动时刻前极波电压幅值减去该采样时刻的极波电压幅值。