[发明专利]一种直流输电线路纵联保护方法及其应用

说明书

本发明属于电力系统继电保护领域，具体为一种直流输电线路纵联保护方法及其应用，包括：采集电压电流并过滤，若为单极线路则计算单极线路综合导纳；若为双极线路则计算正、负极线路差动电流及其在当前时间窗内的积分值以故障选极，计算整流侧和逆变侧的电压共模量与电压差模量以计算共模综合导纳与差模综合导纳；利用基于单极线路综合导纳的判据进行故障区域判断；或者，若选极结果为单极接地则采用基于共模综合导纳的判据进行故障区域判断，若选极结果为极间短路，则采用基于差模综合导纳的判据进行故障区域判断。本发明判据简单，耐过渡电阻能力高，无需任何线路参数，相较于传统电流差动保护无闭锁过程，能有效提升线路后备保护的动作速度。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种直流输电线路纵联保护方法及其应用。

背景技术

直流输电系统有输送距离远、输送容量大、控制灵活，以及可实现交流系统间非同步联网等优点，在世界范围内得到了广泛的应用。高压直流输电线路输电距离远，故障概率高，直流线路保护作为直流输电工程保护系统不可或缺的组成部分，承担着快速检测并清除线路故障的重大任务，其表现的优劣直接影响到整个直流输电工程的运行性能。

现行的直流输电线路保护通常采用的是ABB和SIEMENS公司的保护方案。其中，直流线路行波保护作为主保护，对直流线路上的故障产生最快速的响应；微分欠压保护是行波保护的后备保护，当行波保护退出运行时，微分欠压保护作为直流输电线路的主保护投入运行；直流线路差动保护作为行波保护及微分欠压保护的后备保护而配置，主要用于检测输电线路上发生的高阻接地故障。然而，行波保护与微分保护耐过渡电阻能力差，可靠性低且整定依赖于仿真；差动保护作为后备保护，若主保护未响应，差动保护一般需经过600ms的闭锁延时，以及500ms的保护判据延时才能动作，延时过长导致故障极已被闭锁，造成不必要的停运。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种直流输电线路纵联保护方法及其应用，其目的在于解决现有技术中存在的直流线路后备保护动作延时过长的技术问题

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流输电线路纵联保护方法，包括：

S1、当发生故障时，将故障时刻后一时间窗内的线路整流侧和逆变侧各自保护安装处采集的电压与电流经过低通滤波器进行滤波处理，所述低通滤波器的截止频率由直流输电线路的长度确定；

S2、利用经过所述滤波处理的电压和电流，若所述直流输电线路为单极线路，则计算单极线路综合导纳；若所述直流输电线路为双极线路，则计算正极线路差动电流及其在当前时间窗内的积分值的绝对值以及负极线路差动电流及其在所述当前时间窗内的积分值的绝对值，以进行故障选极，同时计算线路整流侧和逆变侧的电压共模量与电压差模量，以计算线路共模综合导纳与差模综合导纳；

S3、利用基于所述单极线路综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断；或者，若选极结果为单极接地，则采用基于所述共模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断，若选极结果为极间短路，则采用基于所述差模综合导纳构造的判据进行所述当前时间窗内的故障区域判断；若所述当前时间窗内均无故障区域，则确定下一时间窗，重复执行S1。

进一步，基于所述共模综合导纳构造的判据如下：

式中，t₁、t₂表示所述当前时间窗内首末两点时刻，△t表示采样时间间隔，u_0R(t)表示t时刻整流侧电压共模量，u_0I(t)表示t时刻逆变侧电压共模量，Y₀(t)表示所述共模综合导纳，ε表示放大系数。

进一步，基于所述差模综合导纳构造的判据如下：