[发明专利]一种识别高压直流输电线路区内、外故障的单端电气量全线速动保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体来说，是一种利用单端电气量识别高压直流输电线路区内、外故障的全线速动保护方法。 

背景技术

高压直流(HVDC)输电以其传输功率大，线路造价低，控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有越来越重要的地位，世界发达国家都把它作为大容量、远距离送电和异步联网的主要手段，在我国也因“西电东送，南北互供，全国联网”而成为电力建设的热点。自1989年葛洲坝至上海采用直流输电以来，我国直流输电工程数量在世界上已名列前茅。 

高压直流输电线路一般作为大区域联网的联络线，它的安全性和可靠性不仅关系到本系统的稳定性，而且将直接影响与其连接的区域电网甚至整个电网的稳定运行。由于直流线路长，发生故障的概率高，因此提高直流输电线路继电保护的运行水平对保证直流输电系统的安全性与可靠性具有重要意义。而从某种意义上来讲，直流输电线路主保护的性能标志了直流系统继电保护的运行水平。 

目前，运行中的直流线路多以行波保护作为主保护。行波保护具有动作速度快的优点，但为了有效利用电压、电流的变化率，行波保护对采样率要求极高。为了保证雷电干扰情况下保护的选择性，被迫降低了保护的灵敏度，也增加了保护判据的复杂性。国内外研究表明：行波保护不但易受雷电和干扰的影响，而且不能够识别高阻故障，易误动，动作的可靠性低。综上所述，国内外投运的直流输电工程，其直流输电线路的主保护普遍存在着理论不完备、没有普遍适用的整定原则、整定仅依赖于仿真结果等问题。从而导致了 直流线路继电保护装置对采样率要求高，且存在着选择性差、灵敏度低、可靠性不高的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵敏度高、选择性好、动作速度快、可靠性高的高压直流输电线路区内、外故障的单端电气量全线速动保护方法。从而为直流输电线路提供继电保护。 

为达到上述目的，本发明提供一种识别高压直流输电线路区内、外故障的单端电气量全线速动保护方法，其利用单端换流站直流线路侧特定频率电气量的幅值实现区内故障、区外故障的判别。 

进一步的，所述的利用单端换流站直流线路侧特定频率电气量的幅值实现区内故障、区外故障的判别按照以下步骤进行： 

步骤一，在换流站中，从本极直流输电线路侧的传感器中获得电气量信号； 

步骤二，根据本极电流计算单位时间内的电流突变，大于起动门槛值时起动该保护； 

步骤三，利用控制保护系统中的数字滤波器对从步骤一中获得的电气量信号进行滤波，获得特定频率电气量； 

步骤四，计算滤波得到的特定频率电气量的幅值； 

步骤五，比较特定频率电气量的幅值与设定门槛值的大小，实现区内故障、区外故障判别。 

进一步的，所述步骤五中的设定门槛值由平波电抗器外侧(远离直流线路侧)发生金属性故障时线路侧传感器所能感受的电气量进行整定，其值由平波电抗器参数、直流滤波器参数以及线路参数确定。 

进一步的，所述设定门槛值大于平波电抗器外侧发生最严重故障(例如 金属性接地)时由步骤四计算得到的特定频率电气量的幅值，并且该设定门槛值小于直流输电线路区内发生最轻微故障(例如500欧姆过渡电阻接地)时由步骤四得到的特定频率电气量的幅值。 

进一步的，所述步骤三中的电气量信号为电流信号，所述步骤三中的特定频率为特定频率点或特定频率段，所述特定频率点为直流滤波器的调谐频率点，为工频交流频率的12、24、或36倍；所述特定频率段为300Hz以上。其中所述特定频率段优选为300Hz～5kHz。 

进一步的，所述步骤三中的电气量信号为电压信号，所述步骤三中的特定频率为特定频率段，所述特定频率段为300Hz以上。其中所述特定频率段优选为300Hz～5kHz。 

进一步的，所述特定频率按照以下方法获得： 

步骤一：以平波电抗器和直流滤波器构成直流滤波环节，该直流滤波环节与直流输电线路连接的一端设有传感器，该传感器包括分流器和分压器； 

步骤二：获得线路区外故障时从换流站侧看所述直流滤波环节的最小输入阻抗，并获得该最小输入阻抗在不同频率下的阻抗幅值，在此情况下流过直流输电线路侧的分流器的电流最大； 

步骤三：获得线路区内故障时从直流线路侧看直流滤波环节的最大输入阻抗，并获得该最大输入阻抗在不同频率下的阻抗幅值，在该情况下流过直流输电线路侧分流器的电流最小；