[发明专利]一种柔性直流输电线路单端量故障保护方法及装置

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电线路单端量故障保护方法及装置，其中方法包括：获取本端线路正负极的电压信号和电流信号，并依据稳态时刻电压信号和稳态时刻电流信号得到电压故障分量和电流故障分量；由直流线路电压突变量构造保护启动判据；依据直流输电线路波阻抗、电压故障分量及电流故障分量计算故障电压反行波及其高频分量，进而在预设积分窗长内计算故障电压反行波的时域能量值；依据故障电压反行波的时域能量值，构成区内外故障识别判据。通过采集本端正负极的电压、电流信号，由直流线路电压突变量构成启动判据，得到本端故障电压反行波的时域能量值，构成区内外故障识别判据，区内外边界明显，提高了直流输电线路保护的速动性和可靠性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，特别涉及一种柔性直流输电线路单端量故障保护方法及装置。

背景技术

我国高压直流输电技术虽然起步较晚，经过二十多年的努力，我国直流输电技术水平逐提高,目前我国高压直流装机容量已在世界上遥遥领先。而柔性直流输电是最近几年发展的一个重要热点，作为新一代直流输电技术，它有着灵活,坚强,高效的特点,在实际使用时可以充分利用可再生能源,减少社会资源的损耗,是直流输电在未来发展的必然趋势。更重要的是它不存在常规直流不可避免的换相失败，所以近几年在直流输配电中得到了广泛的应用。

柔性直流线路故障电流具有上升速度快,峰值大的特点。对于类似张北柔性直流全是半桥型子模块的换流器拓扑结构而言，为了降低过电流对设备的冲击，导致两个及以上换流器同时闭锁，直流保护动作时间明确要求不能超过3ms。为了限制故障电流骤升电力电子元器件不被损坏,通常会在直流断路器中串联限流电抗器,形成直流线路的天然边界,但这也导致了故障电压暂态过程变化时间延长，为直流线路保护赢得了时间。区内故障时,线路两端保护安装处的暂态电压、电流高频分量明显大于区外故障，基于此特征，本发明提出一种柔性直流输电线路单端量保护方法及装置。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种柔性直流输电线路单端量故障保护方法及装置，通过采集本端直流输电线路正负极的电压、电流信号，由直流线路电压突变量构成启动判据，进而得到本端故障电压反行波的时域能量值，构成区内外故障识别判据，仅采用本端的电压、电流电气量，区内外边界明显，易于整定，提高了直流输电线路保护的速动性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种柔性直流输电线路单端量故障保护方法，包括如下步骤：

获取本端直流输电线路正负极的电压信号和电流信号，并依据稳态时刻电压信号和稳态时刻电流信号得到电压故障分量和电流故障分量；

由直流线路电压突变量构造保护启动判据；

依据直流输电线路波阻抗、电压故障分量及电流故障分量计算故障电压反行波及其高频分量，进而在预设积分窗长内计算所述故障电压反行波的时域能量值；

依据所述故障电压反行波的时域能量值，构成区内外故障识别判据。

进一步地，所述由直流线路电压突变量构造保护启动判据，具体为：

式中：Δu(k)为当前时刻所述直流线路电压突变量，u(k)为当前时刻电压采样值，u(k-1)为当前时刻前1个周期的所述电压采样值，Δ1为启动判据门槛值。

进一步地，所述故障电压反行波为：

u_b(t)＝[Δu(t)-z_cΔi(t)]/2，

式中：z_c为输电线路波阻抗，Δu(t)为电压故障分量，Δi(t)为电流故障分量。

进一步地，所述故障电压反行波时域能量值E_b的计算：