[发明专利]基于电流暂降检测的自适应故障分量电流差动保护方法

说明书

本发明涉及一种基于电流暂降检测的自适应故障分量电流差动保护方法，其步骤如下：设定自适应故障分量电流差动保护判据的参数，包括判据自适应调节启动整定系数和判据自适应比率制动系数；采集高压交直流互联系统中由直流系统注入逆变侧交流系统的电流；判断单相虚拟αβ坐标系中的电流幅值Im与保护自适应调节启动整定门槛值的关系，调整比率制动系数；判断高压交直流互联系统逆变侧交流线路是否发生区内故障。

技术领域

本发明涉及电力系统高压交直流互联电网控制与保护领域，尤其涉及一种基于电流暂降检测的交流线路自适应故障分量电流差动保护方法。

背景技术

我国发电资源和用电需求的逆向分布特征决定了我国对于跨区域、远距离和大规模电能输送技术的需求，同时也促进了我国“西电东送、南北互供、全国联网”的电能输送格局的形成。高压交直流(high voltage direct and alternating current，HVDC/AC)互联电网传输容量大、建设成本低，因而广泛用于远距离电能输送以及跨区域电网间的连接。对于高压交直流互联电网的交流系统线路，目前工程实际中通常同时配备故障分量电流差动保护装置与全电流差动保护装置作为线路的主保护。其中，故障分量电流差动保护消除了负荷电流的影响，在发生区内故障时具有较高的速动性与灵敏性，因此主要用于高压交直流互联电网交流线路故障的快速隔离与恢复。

高压交直流互联电网中，由交流系统故障所引发的直流系统调节，尤其是由逆变侧交流线路故障所引发的直流系统换相失败，将导致交流系统呈现复故障特征，进而对传统交流保护在高压交直流互联电网中的适应性造成影响。当逆变侧交流系统发生故障后，逆变侧换流母线电压将出现不同程度的跌落，进而导致直流系统发生换相失败，严重时甚至可能导致直流系统闭锁并造成功率传输中断。为防止直流系统发生换相失败，高压交直流互联电网的直流控制系统将对故障后的直流系统电流以及注入逆变侧交流系统的电流进行快速非线性调节从而防止发生换相失败的发生，这将对故障后瞬间动作的故障分量电流差动保护的动作性能造成影响，可能导致逆变侧交流线路发生区内故障时故障分量电流差动保护出现灵敏性下降甚至拒动的情况。作为高电压等级交流线路的主保护，故障分量电流差动保护动作性能的下降将导致交流系统故障进一步扩大，甚至对高压交直流互联电网的稳定运行造成冲击。

针对高压交直流互联电网逆变侧交流线路主保护适应性不足的问题，国内外学者已开展相应研究。《Influence of HVDC Commutation Failure on DirectionalComparison Pilot Protection of AC System》通过保护误动实例指出，高压交直流互联电网逆变侧交流系统故障将导致逆变侧换流母线电压跌落，进而引发逆变侧换流阀发生换相失败并造成交流线路纵联差动保护装置动作性能下降。《基于参数识别的纵联保护在交直流混联电网中的应用研究》结合仿真现象指出，高压交直流互联电网逆变侧交流系统发生故障后，其故障演化过程及故障期间所呈现的电气量特征均有别与纯交流系统，这将导致逆变侧交流线路故障分量电流差动保护出现区内故障时灵敏性下降甚至拒动的现象。该文献据此提出了一种适用于与直流系统间接相连的交流长线路参数识别纵联保护原理，该保护原理的性能与交流线路长度有关，当用于与直流系统直接相连、长度较短的交流线路主保护时，所提方法将出现速动性与灵敏性不足的现象。《HVDC换相失败暂态特性及其对差动保护的影响分析和对策》采用流经逆变侧交流线路两端保护的电流幅值比值构成了新的电流差动保护原理，该方法解决了原有故障分量电流差动保护在逆变侧交流线路发生区内故障时灵敏性不足或发生拒动的问题，但所提原理的动作性能容易受到参数选择的影响，对于引发直流系统连续换相失败的逆变侧交流线路故障，采用该保护方法容易造成非故障相保护误动作、导致故障进一步扩大。上述研究为高压交直流互联系统交流线路主保护的适应性分析及改进提供了思路，但研究过程缺乏系统的理论支撑，所提出的保护原理难以兼顾保护对于灵敏性与选择性的要求，在实际工程中可行性较低。