[发明专利]一种利用直流滤波器电流的高压直流输电全线速度保护方法

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，是一种利用直流滤波器电流的高压直流输电线路全线速动保护方法。

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。

对于专利201110209681.9中所述的单端电气量全线速动保护，其利用直流输电线路侧传感器中电气量信号构成保护。由于线路运行电流大，对故障时电气量的变化反应不灵敏，使得保护灵敏度低。

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，其利用单端直流滤波器支路中特定频率电气量的幅值实现区内故障、区外故障的判别。

一种利用直流滤波器电流的高压直流输电线路全线速动保护方法，高压输电线路包括直流输电线路及其两端的换流站，换流站包括一直流滤波器环节；步骤一，从本极直流滤波器环节的互感器中获得电气量信号；步骤二，根据上述信号中的电流计算单位时间内的电流突变，大于起动门槛值时，执行步骤三；步骤三，利用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，计算所述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，当大于设定门槛值时，判定为区外故障；当小于设定门槛值时，判定为区内故障。

所述换流站包含直流滤波环节，所述直流滤波环节包含平波电抗器和直流滤波器、直流滤波器设有所述互感器；所述步骤五中的设定门槛值由所述平波电抗器外侧发生金属性故障时，互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。

所述设定门槛值大于平波电抗器外侧发生最严重区外故障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侧发生最轻微区内故障时由步骤四得到的特定频率电气量的幅值。

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。所述特定频率段为400Hz～550Hz。

所述特定频率按照以下方法获得：

获得线路区外故障时直流滤波器的最小输入阻抗，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滤波器支路分流器的电流最大；

获得线路区内故障时直流滤波器的最大输入阻抗，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滤波器支路互感器的电流最小；

将获得的上述最小输入阻抗的阻抗幅值与最大输入阻抗的阻抗幅值进行对比，最小输入阻抗的阻抗幅值比最大输入阻抗的阻抗幅值大10倍以上或100倍以上所对应的频点或频带即为特定频率点或特定频率带。

根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤四中计算滤波得到的特定频率电气量幅值的方法包括傅氏算法、最小二乘法、积分法。

本发明具有以下有益效果：