[发明专利]基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法

说明书

本发明公开一种基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法，包括以下步骤：1)测量线路首端保护安装处电流，计算出电流零模分量；2)识别行波上升沿部分，从而启动保护对故障进行判别；3)保护启动后，对故障采样数据进行计算，判定为区内故障和区外故障。本发明在提取波前故障距离信息的同时具有高耐过渡电阻能力和方向判别能力；具有快速性，可靠性，保护范围长且无高采样率要求。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法。

背景技术

直流输电具有高传输容量、灵活的功率控制和远距离传输等优点，目前电力系统输电中常规直流和柔性直流得到了广泛的应用。直流线路发生故障后，故障持续时间越短越有利于输电线路传输功率的提高和电力系统暂态稳定性的增强，张北柔性直流输电对继电保护出口时间提出了3ms的要求，基于故障初瞬的超高速保护成为目前研究的重点。

行波保护具有快速动作的特点，它主要利用故障行波的行进特性(波速度、传播时间与故障距离的关系)和行波的波特性(故障行波斜率、突变)给出线路的不同保护方案。但目前利用故障行波行进特性的保护原理存在采样率要求高、数学理论缺陷问题；利用故障行波波特性的保护原理存在雷击误动作问题，并且其灵敏度受到过渡电阻、故障距离、采样频率的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法，以解决上述技术问题。故障行波的前沿称为波前，波前包含丰富的故障信息；本发明提高现有行波保护的性能，满足直流线路对继电保护的要求。本发明首先通过理论分析和仿真得到计及线路的参数频变特性和故障的宽频特性时，故障行波波前形状变化程度与故障距离有关，过渡电阻只影响波前幅值，不影响波前变化程度的结论。由此构造相关系数反映两不同故障距离行波波前之间相似程度，实现故障的判别。波前的相关系数计算需要对行波波前T时间内数据进行采样，因此需要对行波波前到达时刻进行识别，利用比值法计算零模电流前后时刻相对变化量，实现行波上升沿部分(波前)的识别。

本发明提出的保护方法利用的是行波前沿包含的故障信息，利用相关系数消除了故障行波波前幅值变化的影响，只单纯反映故障行波波前与相关基准之间每单位变化的相似程度，提取波前故障距离信息的同时具有高耐过渡电阻能力和方向判别能力。具有快速性，可靠性，且无高采样率要求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法，包括以下步骤：

1)测量线路首端保护安装处电流，计算出电流零模分量；

2)识别行波上升沿部分，从而启动保护对故障进行判别；

3)保护启动后，对故障采样数据进行计算，判定为区内故障和区外故障。

进一步的，步骤1)中：测量直流输电线路线路首端保护安装处电流，按下式计算出电流零模分量；

其中，I_p、I_n、I₀、I₁分别为保护安装处测得的正极、负极电流和计算出的零模、一模电流。

进一步的，步骤2)中：按式(2)识别行波上升沿部分，从而启动保护对故障进行判别；

其中，i₀(n)、i₀(n+1)、i₀(n+2)、i₀(n+3)为零模电流采样值，k_set、k_1set、k_2set、k_3set为整定值，满足：