[发明专利]一种高压直流输电线路单端自适应保护方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电线路单端自适应保护方法，属于高压直流输电线路检测技术领域。采集换流站保护测量装置的电压电流，得到电压与电流故障分量，计算相应的极波电压和极波电压梯度算子，将极波电压梯度算子与阈值比较来启动保护；采集保护启动时刻后延5个采样时刻后采样时间窗中各采样点的电流电压，计算得到各采样时刻的极波电压，利用一次多项式拟合法，对这些极波电压的幅值进行拟合，得到对应的拟合斜率，并求得这些极波电压幅值变化量的绝对值的平均值，构造高压直流输电线路自适应单端保护判据，以检测直流输电线路的区内外故障。

技术领域

本发明属于电力系统中高压直流输电线路故障检测技术领域。

背景技术

高压直流输电具有传输功率大，线路造价低，控制方式灵活等特点，在远距离大容量输电和电力系统异步联网具有巨大优势。直流输电距离长，要跨越不同地形和气候区域，工作条件恶劣，故障概率高。可靠的直流输电线路保护对于高压直流输电安全稳定运行至关重要。目前高压直流线路保护普遍以行波保护为主保护、低压保护和纵差保护为后备保护，存在耐过渡电阻不足、抗干扰能力差等问题；为了解决上述问题，已有相关保护算法和方案被提出，主要涉及单端保护和纵联保护。单端保护以其不需要对端换流站通信的优势成为重要的研究内容。

张保会，张嵩，尤敏，等.高压直流线路单端暂态量保护研究[J].电力系统保护与控制，2010，38(15)：18-23.通过对直流线路两端安装的平波电抗器和直流滤波器组的幅频特性分析，构造了暂态量保护的主元件——边界元件的原理和算法，该单端保护算法可快速地识别区内外故障。

发明专利公开号102255293A，公开了“一种识别高压直流输电线路区内、外故障的单端电气量全线速动保护方法”，利用单端换流站的特定频率的电气量幅值实现了高压直流输电系统区内外故障的判别。

以上单端量直流线路保护基于高压直流输电系统换流站出口处的直流滤波器和平波电抗器构成的边界的滤波效应，来识别区内外故障，但是它们受到长线路行波衰减、过渡电阻的影响，可能造成区内高阻故障时故障特征与区外故障相同，使得保护的灵敏性下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压直流输电线路自适应单端保护方法，它能有效地解决高压直流线路单端保护的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：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▽P_i：

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▽P_i大于梯度阈值▽P_set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；