[发明专利]基于分布参数的高压直流输电线路高阻接地故障识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及一种基于分布参数的高压直流输电线路高阻接地故障识别方法。

背景技术

高压直流输电线路多以行波保护作为快速主保护，电流差动保护作为慢速后备保护。行波保护动作速度快，不易受负载、长线分布电容等因素的影响,但在高阻接地故障时，易拒动。直流线路发生对地闪络等高阻接地故障时，如果不采取措施切除直流电源，则熄弧是非常困难的,如果故障持续存在，将严重影响直流输电系统稳定运行和周围环境安全。

目前国内外行波保护包括ABB行波保护和Siemens行波保护。其原理如下：

1、ABB行波保护

ABB行波保护的基本原理是可利用直流线路上的电压和电流行波，以及电容冲击电流分别构成极波和地模波，通过检测极波的大小及其变化率实现直流线路的快速保护；并根据地模波的极性判断故障极。

2、Siemens行波保护

SIEMENS行波保护是基于直流线路发生接地故障时线路两端直流电压急剧下降的特点，采用电压下降率(du/dt)作为保护起动判据，并对故障前后极波的变化量进行积分，以积分值的大小作为保护动作判据。

3、现有行波保护的不足

初始行波幅值随过渡电阻增大而减小，而实际保护以差分计算电压变化率和变化量,因此二者随过渡电阻增大而减小。过渡电阻使电压变化率和变化量下降是目前行波保护难以检测线路高阻接地故障的主要原因。

故障行波是一种非平稳变化的高频暂态信号，是时间和频率的函数，利用传统的数学方法难以全面、准确地提取行波故障信息和描述行波故障特征。传统的互感器难以准确传递这种高频行波暂态信号，目前行波保护所采用的采样频率不足以扑捉到行波波头，当采样值受到噪声干扰时，行波保护将有可能出现误动。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种基于分布参数的高压直流输电线路高阻接地故障识别方法，其通过比较高压直流线路接地故障时故障点残余电压与高阻接地故障时初始稳态电压的大小，判断是否发生高阻接地故障，从而启动保护出口，闭锁高压直流系统。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

基于分布参数的高压直流输电线路高阻接地故障识别方法，包括以下步骤：

步骤1、实时监测整流站侧和逆变站侧的直流线路电流，如果在连续3ms时间内满足式（1）时，则判断该高压直流输电线路中有故障点存在，执行步骤2；

||I_R|-|I_I||>I_set    （1）

其中，I_R为整流站侧的直流线路电流，I_I为逆变站侧的直流线路电流，I_set为设定值，I_set=max{1.6I_co,0.05I_n}，I_co为整流站侧传感器和逆变站侧传感器在额定电流时的误差值，I_n为直流输电系统额定电流；

步骤2、分别从整流站侧计算故障点残余电压U_RFm和逆变站侧计算故障点残余电压U_IFm，二者满足式（2）：

|U_RFm-U_IFm|≤10^-3kV    （2）

如果U_RFm≥0.1I_dR，则判断为区内高阻接地故障，延时t₁保护出口；

如果U_RFm<0.1I_dR，则判断为区内金属性故障，延时t₂保护出口；

其中：I_d为故障前整流站侧的直流线路电流，R为300Ω，0.1I_dR为高阻接地故障时初始稳态电压。

所述整流站侧计算故障点残余电压U_RFm和逆变站侧计算故障点残余电压U_IFm的方法为：