[发明专利]基于电流特征量的特高压直流输电线路故障识别方法

说明书

本发明属于高压直流输电技术领域，具体涉及一种基于电流特征量的特高压直流输电线路故障识别方法。所述方法包括1)构造中间量：将两端电流求和并除以2，部分抵消反同步变化成分，放大同步变化成分；将两端电流作差并除以2，部分抵消同步变化成分，放大反同步变化成分；两端电流取标幺值；2)构造判据特征量r：根据步骤1)得到的构造的中间量，将b个相关系数累加，两次累加范围不重叠；3)判据设置：对于r值设置3种动作判据；4)判据整定：对判据设置中涉及的定值进行整定计算；5)闭锁判据。

技术领域

本发明属于高压直流输电技术领域，具体涉及一种基于电流特征量的特高压直流输电线路故障识别方法。

背景技术

特高压直流(UHVDC)输电线路往往在1000km以上，沿线气候/地形复杂，线路故障概率增大，其继电保护系统的作用越显重要。UHVDC线路保护的经典方案是行波保护为主保护，微分欠压保护、纵联差动保护为后备保护，横差保护为金属回线运行方式下投入的后备保护。其中，纵联差动保护的定位是保护全线的高阻接地故障。实际中，纵联差动保护需要躲避因区外故障和直流控制系统调控引起的电流波动，动作延时可能达1.1s；定值需要躲过区外故障情况下的不平衡电流，带较高过渡电阻能力有限；此外，仅基于线路两端电气量“差值”特征进行判断，易受故障过渡电阻、补偿参数计算误差等因素的影响。UHVDC线路纵联类保护目前的研究热点是结合时频分析、行波分析及特定频率分量。如基于S变换的高压直流线路纵联保护方法，利用S变换构造电压电流相角差，纵联两端判别方向结果判断故障位置，无需设置延时、耐受过渡电阻能力较强，但计算量大。通过比较线路两端电流故障分量的前向行波与反向行波的极性和相位，区分区内外故障，或利用故障发生后一段时间内线路两端反行波幅值积分的比值来识别区内故障。这类保护无需设置延时，但信道要求高计算前向、反向行波的过程复杂。

相关性分析在UHVDC线路保护中也有应用，例如通过计算线路两端行波波形的相关系数，判断故障是否发生在区内。计算实测电压与通过电感元件性能方程得到计算电压的相关系数，判断区内、外故障。利用正极和负极暂态电压分别与+800和-800kV的相关系数，构造雷击干扰识别判据。这些方法要么计算电压或电流的某一分量的相关系数(如行波、暂态电压)，要么结合元件性能方程，未见基于两端电流量相关性分析的故障识别方法。

发明内容

1)保护动作量的构造，

本发明将UHVDC线路高阻故障划分为3个阶段：

从故障发生到线路末端电压恢复正常值的时段称为阶段一，此阶段电流波动较剧烈；

从阶段一结束到电流被限制在预设值的时段称为阶段二，此阶段电流波动较少向预设值变化；

阶段二之后的时段称为阶段三，此阶段故障线路电压接近正常值、电流低于正常值。

纵联差动保护为防止误动于区外故障遇到电流波动即闭锁一段时间，往往在阶段二、阶段三才起动并按一定延时出口，导致快速性差。输电线路的整流侧称为首端，逆变侧称为末端。阶段一极电流波动较剧烈，电流变化幅度受过渡电阻影响较大。若设定电流定值，则不能有效保护高阻故障。但是变量变化的幅度不影响相关系数计算结果，可利用相关系数提取极电流波动趋势信息。以变化是否同步为标准，可以把两端电流划分为3种组成成分：变化趋势相同的成分称为同步变化成分；变化趋势相反的称为反同步变化成分；非上述两种成分的称为不相关成分。本发明分析正常运行及区内、外故障情况下，两端电流的相关性以及同步、反同步変化成分的产生原因。

本发明的技术方案是一种基于电流特征量的特高压直流输电线路故障识别方法，包括以下步骤：

1)构造中间量：