[发明专利]利用换流器主动注入和行波耦合的直流线路故障保护方法

摘要

本发明公开一种利用换流器主动注入和行波耦合的直流线路故障保护方法，包括以下步骤：在直流输电系统的故障极直流线路故障清除/隔离后与换流器重启/重合前的间隔内，利用健全极换流器附加控制策略向直流线路注入特征信号，特征信号在直流线路故障存在和消失时的传播特性存在差异，利用该差异实现直流故障线路的故障性质判别，进而控制故障极输电系统不重启/重合断路器，实现直流线路故障保护。本发明在架空线输电场合的直流系统实现了自适应重启/重合，缩短了停电时间，确保直流系统安全可靠运行，直接效益和间接效益十分显著。

主权项

1.利用换流器主动注入和行波耦合的直流线路故障保护方法，其特征在于，包括以下步骤：在直流输电系统的故障极直流线路故障清除/隔离后与换流器重启/重合前的间隔内，利用健全极换流器附加控制策略向直流线路注入特征信号，特征信号在直流线路故障存在和消失时的传播特性存在差异，利用该差异实现直流故障线路的故障性质判别，进而控制故障极输电系统不重启/重合断路器，实现直流线路故障保护；故障极直流线路的任意一极输电线路发生单极接地故障时，故障极中任意一个换流站切换故障清除策略，健全极对应换流站采用注入特征信号控制策略；故障极保护测点由行波折反 射判断故障存在与否：在t_f时刻特征信号注入后，判断反射波第一次到达保护测量点的时间即可计算出故障距离，判据如下：故障极注入信号传播至故障点/线路边界处将发生反射，反射波的叠加使得特征信号波形下降，按式(1)判断注入信号反行波到达保护测点的时间：其中，u(n)、u(n+1)、u(n+2)和u(n+3)为电压采样值，k_set是为了消除过零点影响的门槛值，k₁、k₂和k₃为前后电压采样的比值，k_1set、k_2set、和k_3set为电压行波比值整定值；Δt＝t_b‑t_f为注入信号折反射间隔时间，由t_f、t_b计算出故障距离l_m和线路全长L满足式(2)，v为行波速度，则判断为本段线路故障未消失，反之则判断为故障消失，ΔL为一个采样间隔对应的距离；在特征信号的一个周期内，若故障极换流器判断故障存在且判断次数小于设定值n_set，则健全极换流器继续注入特征信号；若故障极换流器判断故障存在且判断次数大于n_set，计算故障距离，系统不重启并结束判断；若故障极换流器判断故障不存在，由健全极换流器再注入若干个特征信号辅助判断，若后续若干次均判为故障消失，则系统重启，切换为正常控制策略，否则继续注入特征信号。