基于邊界能量的高壓直流線路縱聯保護方法
【專利摘要】一種電力系統繼電保護的利用邊界能量的高壓直流輸電線路縱聯保護方法，在高壓直流輸電線路兩端平波電抗器線路側的位置采集分壓器分流器電氣量信號；并利用濾波器對分壓器分流器電氣量信號進行濾波獲得低頻電氣量；然后依次計算保護安裝處特定頻段暫態能量，整流側暫態能量因子和逆變側暫態能量因子，判斷具體為區內或者區外故障。本發明暫態能量所選取的頻段極間耦合系數很小，對于同桿并架的雙極線路，通過比較故障極和健全極線路上特定頻段暫態能量的大小，即可準確選極。本發明對采樣率要求低、反應靈敏、可靠性高且兩端不需要數據同步，可以快速準確的實現區內外故障判別。
【專利說明】基于邊界能量的高壓直流線路縱聯保護方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電力系統繼電保護【技術領域】的方法，具體涉及一種利用邊界能量 的高壓直流輸電線路縱聯保護方法。
【背景技術】
[0002] 與交流輸電技術相比，高壓直流輸電（high voltage direct current,HVDC)在遠 距離大容量輸電和電力系統聯網方面具有明顯的優勢，而被廣泛應用于遠距離電能傳輸、 異步聯網領域、海島供電等領域，并且在西電東送和全國聯網工程中起到了重要的作用。我 國幅員遼闊、能源中心與負荷中心呈逆向分布，給高壓直流輸電技術提供了廣闊的應用前 景。自舟山直流輸電項目后，我國建設了葛南超高壓直流輸電工程，復奉特高壓直流輸電工 程，以及靈寶背靠背聯網工程。目前，已投運直流輸電工程占世界直流輸電容量的20%以 上，我國已經成為直流輸電工程大國。
[0003] 直流輸電線路工作環境惡劣，跨越地區的環境復雜，發生故障的概率大。實際運行 數據顯示，線路故障約占直流輸電系統故障的50%，而線路保護正確動作切除故障的只占 50 %，大量直流線路故障是由直流控制系統響應動作，造成直流閉鎖，引起不必要的直流停 運，給整個電網運行帶來負面影響。
[0004] 直流輸電線路通常以行波保護作為主保護，后備保護配置微分欠壓保護和電流差 動保護。行波保護存在著對采樣率要求高、理論不嚴密、缺乏整定依據及可靠性差等問題。 微分欠壓保護在行波保護退出運行或者由于電壓變化率上升沿寬度不足時可以起到后備 保護作用，但是對高阻接地故障靈敏度低。差動保護作為檢測高阻故障的后備保護，為躲避 交流故障及各種干擾，延時較長，無法起到后備保護的作用。因此，提高直流輸電線路繼電 保護的可靠性對保證電力系統的安全具有重要意義。
[0005] 目前的保護方案很多都利用故障信號的高頻分量進行研究，經對現有技術的文獻 檢索發現，中國專利文獻號CN102654552A，公開（公告）日2012. 09. 05,公開了一種特高壓 直流輸電線路雙端暫態電壓保護方法。采用的技術方案是：首先，利用整流側和逆變側的保 護裝置，計算并比較整流側和逆變側檢測到的暫態電壓高頻分量的暫態能量，從而判斷故 障是靠近整流側還是靠近逆變側。然后，根據故障靠近的位置，利用對側的保護裝置區分直 流輸電線路區內故障與區外故障。但是高頻分量本身含量低且易受雷電干擾的影響。
[0006] 中國專利文獻號0附035293324公開（公告）日2014.01.22，公開了一種基于電壓 相關度和小波變換暫態能量分布特性的特高壓直流輸電線路雷擊干擾識別方法，當特高壓 直流輸電線路電壓發生波動時，監測初始5ms的正負極電壓；計算各極電壓與各自軸線電 壓的相關度，根據相關度大小識別雷擊干擾；若為故障，轉入故障分類的識別；計算線模電 壓的附加分量，利用db3小波對附加分量進行7尺度分解；求出高頻與中低頻能量的比值， 區分故障類別，進行故障保護。雖然該技術可以識別雷電干擾，但是對實際裝置采樣率要求 比較高，不易于工程實現。
【發明內容】
[0007] 本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種利用邊界能量的高壓直流輸電線 路縱聯保護方法，本發明采用高壓直流輸電線路兩端的特定頻段邊界能量實現區內外故障 判別，對采樣率要求低、反應靈敏、可靠性高且兩端不需要數據同步，可以快速準確的實現 區內外故障判別。
[0008] 本發明通過以下技術方案實現，本發明包括以下步驟：
[0009] 步驟一，在高壓直流輸電線路兩端平波電抗器線路側的位置采集分壓器分流器電 氣量信號。
[0010] 步驟二，利用濾波器對分壓器分流器電氣量信號進行濾波，以獲得低頻電氣量。
[0011] 所述濾波器為切比雪夫濾波器，該濾波器具有10階傳遞函數，帶通通帶波紋為 0. ldB，下限截止頻率為50Hz，上限截止頻率為500Hz。
[0012] 所述的低頻是指50-500HZ。
[0013] 步驟三，計算保護安裝處頻段暫態能量，當暫態能量值大于閾值Esrt時執行步驟 四，否則回到步驟一。
[0014] 所述的暫態能量E(ac0通過以下方式計算得到：
【權利要求】
1. 一種利用邊界能量的高壓直流輸電線路縱聯保護方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟一，在高壓直流輸電線路兩端平波電抗器線路側的位置采集分壓器分流器電氣量 信號； 步驟二，利用濾波器對分壓器分流器電氣量信號進行濾波，以獲得低頻電氣量； 步驟三，計算保護安裝處頻段暫態能量，當暫態能量值大于閾值時執行步驟四，否則回 到步驟一； 步驟四，計算整流側暫態能量因子和逆變側暫態能量因子，并當兩者均大于閾值時，判 定為區內故障并執行步驟五；否則，判定為區外故障； 步驟五，根據正極和負極保護安裝處暫態能量值之比的大小，判斷具體為正、負或雙極 故障。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的低頻是指50-500HZ ;所述濾波器為 切比雪夫濾波器，該濾波器具有10階傳遞函數，帶通通帶波紋為0. ldB，下限截止頻率為 50Hz，上限截止頻率為500Hz。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的暫態能量通過以下方式計算得 至IJ : ，其中：T取10ms，U(ac0和Ιω分別為低頻段電壓和電流量的有效值。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的整流側暫態能量因
其 中：Ea為位于整流端平波電抗器閥側的暫態能量值，Em為整流端平波電抗器線路側，即整流 端保護安裝處的暫態能量值。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的逆變側暫態能量因子
I其 中：Eb為位于逆變端平波電抗器閥側的暫態能量值，En為位于逆變端平波電抗器線路側，即 逆變端保護安裝處的暫態能量值。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的整流側暫態能量因子閾值和逆變側 暫態能量因子閾值均為：1. 2。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的步驟五具體為：，具體為：當暫態能 量值之比大于整定上限時，判定為正極故障；比值小于整定下限時，判定為負極故障；比值 位于整定上下限之間時，判定為雙極故障。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征是，所述的整定上限為1?6. 25,整定下限為： --，且兩者不相等。
【文檔編號】G01R31/08GK104377667SQ201410620596
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】楊亞宇, 邰能靈, 范春菊, 劉劍 申請人:上海交通大學