[发明专利]一种直流输电继电保护整定预备量的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于高压和特高压直流输电系统继电保护技术领域，具体涉及一种直流输电继电保护整定预备量的获取方法，属于提高高压和特高压直流输电系统运行可靠性的创新技术。

背景技术

为了保障直流一次主设备的安全和交直流互联电网的稳定运行，高压直流输电系统(简称HVDC，High Voltage Direct Current)工程中配置了完备的直流保护系统。

在直流保护整定计算过程前，对整定原则中用到的一些关键量，需要在不同交直流系统运行工况、不同故障发生位置以及不同故障发生时刻等的各种组合情况下，对这些关键量的值进行分析计算，然后从中选择最大值或最小值用于整定计算，才能确定出合理正确的保护定值。定义求得的这些关键量最苛刻的值为直流保护整定预备量。

与交流保护类似，直流保护在运行中也必须满足可靠性，灵敏性，选择性和速动性的要求。而继电保护装置能否满足电网所提出的“四性”要求，在很大程度上取决于继电保护整定计算工作的正确开展。合理而恰当的保护定值，是预防保护误动和拒动，提高保护可靠性的关键。不合理的直流保护定值，可能造成直流保护误动或者拒动，从而导致直流输电系统强迫停运，严重情况下甚至可能导致直流设备的损坏，降低直流输电系统运行的安全性和可靠性。然而，由于直流保护的特殊性和结构复杂性，直流保护的整定计算缺乏类似于交流保护的普遍适用的整定原则和成熟的整定方法，很多情况下依赖于整定人员的实际经验。为此，工程界投入了大量的人力和物力，结合工程和运行经验，对直流保护的原理、功能、各种功能的实现方法及保护的软硬件设计，进行了深入的分析和研究，提出了大量的改进措施，基本建立直流保护的整定原则。但由于直流保护的特殊性和复杂性，到目前为止，工程界仍然采用了“根据经验确定整定值、仿真计算修正整定值、现场试验校验整定值”的三步模式进行，所确定的定值存在过于依赖于整定人员的实际经验，没有考虑直流系统运行的所有工况。因此，现有直流保护整定计算方法是一个非常繁琐、工作量极大的工作，其中隐藏的误整定因素不容忽视。随着高压和特高压直流输电工程的广泛应用，直流保护的可靠性对电网的安全稳定运行更显重要。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种充分考虑了交直流系统运行方式、直流系统控制模式、直流系统故障位置和换流器换相时刻对直流保护整定预备量的影响的直流输电继电保护整定预备量的获取方法。本发明方便实用。

本发明的技术方案是：本发明的直流输电继电保护整定预备量的获取方法，包括有如下步骤：

1) 建立直流输电系统的电磁暂态仿真模型；

2）根据直流输电继电保护整定原则确定每一直流保护功能保护范围和相应的关键量；

3) 确定整流侧和逆变侧每一种直流保护功能需要考虑的交流系统运行工况、直流系统运行工况、不同故障发生位置以及不同故障发生时刻的各种组合；

4) 用在步骤1）建立的直流输电系统电磁暂态模型对步骤3)确定的故障工况进行电磁暂态仿真计算，得到该保护测量量的在这些故障工况下的输出数据；

5）在步骤4)得到的每一组测量量输出数据上，找出一段长度为保护延时的区间，该区间内所有测量量均大于区间两端的端点对应的测量量值；区间端点对应的测量量即为整定预备量在当前系统工况下的取值；若输出数据上有多个区间满足上述要求，则找出区间端点对应测量量中最大值或最小值作为整定预备量在当前系统工况下的取值；

6）在步骤5）求取整定预备量时，采用的计时策略要求保护动作延时内所有的动作量采样值均满足保护动作判据，任一采样点不满足保护动作判据计时器就清零；因此，可以采用对应于保护延时长度的时间尺沿着动作量波形曲线作平行于时间轴移动的方法，方便地获取整定预备量在当前系统工况下的取值。

上述步骤1) 建立直流输电系统的电磁暂态仿真模型包括建立详细直流控制功能及保护功能的等值电源模型，其中控制功能与实际直流输电工程基本一致，保护功能与实际直流输电工程完全一致，两端交流电源包括最大短路容量和最小短路容量两种方式，直流主回路可设置为单极大地回线、单极金属回线或双极大地回线三种方式，能够模拟直流系统的所有故障类型。

上述步骤2）根据直流输电继电保护整定原则确定每一直流保护功能保护范围和相应的关键量包括，测量数据预处理过程和保护算法与工程完全一致。

上述步骤1)等值电源模型中的两端交流电源包括最大短路容量和最小短路容量两种方式，能够模拟直流系统的所有故障类型。