[发明专利]基于并联电容参数识别的VSC-HVDC 输电线路纵联保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统保护方法，具体涉及一种基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护方法。 

背景技术

电压源换流器型直流（Voltage Source Converter HVDC，VSC-HVDC）输电系统采用全控型开关器件和高频PWM调制技术，是一种灵活、高效的直流输配电技术。它具有无源逆变、独立控制有功和无功、潮流反转无需改变电压极性、无需大量的滤波和无功补偿装置等特点，在可再生能源发电并网、孤岛供电、城市供电、异步电网互联、多端直流输电等领域有广阔的应用前景。 

直流输电线路一般较长，故障率高，一套健全可靠的继电保护对保证整个系统的安全运行有重要的意义。然而，目前直流输电线路继电保护存在着理论不完备、没有普遍适用的整定原则、仅依赖于仿真结果进行整定等问题，从而导致了直流线路保护的可靠性不高。 

近年来，光互感器的研究和应用，为参数识别原理的继电保护提供了技术保证，基于参数识别的继电保护原理有了较快的发展。参数识别方法是在已知网络拓扑结构后，通过解微分方程组识别网络元件参数，与实际参数比较得到故障网络内部信息，构成保护判据。该方法采用时域解微分方程组的方法，能利用故障后任一段故障全量信息，不受非周期分量的影响，动作速度快。 

现有VSC-HVDC线路中的主保护大多采用行波保护，行波保护存在对采样频率要求高，高过渡电阻故障下不灵敏的问题；作为检测高过渡电阻接地故障的电流差动保护易受线路分布电容影响，存在动作速度慢的弊端。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种对采样频率要求低，动作速度快，耐过渡电阻能力强，可靠性高的基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护方法。 

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案： 

该纵联保护方法采用时域算法，通过识别VSC-HVDC输电线路两侧的并联电容值来区分区内、区外故障：当用M端和N端的故障分量能同时准确识别出线路对应端的并联电容值时，则判为区内故障，发出动作信号，保护装置可靠动作；当用M端和N端的故障分量不能同时识别出线路两端的并联电容值时，则判为区外故障，不发生动作信号，保护装置可靠不动作。 

所述VSC-HVDC输电线路为两端VSC-HVDC系统或者并联式、串联式以及混合式多端VSC-HVDC系统。 

所述故障分量为极电气量或者经过相模变换得到的模电气量（电力系统自动化，2007，31(24)：57-61）。当采用极电气量构成纵联保护判据时，保护装置分别在正负极线路上动作；纵联保护判据由模电气量构成时，需要故障极选择元件配合动作。本发明仅给出了利用极电气量构成纵联保护的仿真结果，用模电气量也有类似的仿真结果。 

所述纵联保护方法的具体步骤如下： 

步骤一：在换流站中对直流线路端点处的直流电流、直流电压以预定采样速率进行同步采样，然后通过模数转换器将采样得到的直流电压和直流电流转换为数字量，对数字量利用差分算法计算得到对应的故障分量； 

步骤二：对获得的故障分量通过高通滤波处理提取对应的电压高频故障分量和电流高频故障分量，对电压高频故障分量用两点数值微分公式求取导数值，然后利用最小二乘算法识别出输电线路两侧对应的并联电容； 

步骤三：计算识别出的电容的相对误差，然后与相对误差的整定值进行比较，从而判断故障类型，若为区内故障，保护快速发出动作信号。 

所述故障类型的判断方法为： 

若公式（9）中两个不等式同时成立，为区内故障；反之，若公式（9）中任意一个不等式不成立，为区外故障，公式（9）如下所示：