一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓直流輸電領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種基于故障信息量的高壓直流輸電 線路行波保護(hù)定值整定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓直流輸電以其傳輸功率大、線路造價(jià)低、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離、大功 率送電中占有越來越重要的地位。然而，由于直流輸電線路長度比較長，跨越各種復(fù)雜地 形，并且承受多變的天氣情況，因而高壓直流輸電系統(tǒng)中最常見的故障即為線路故障。
[0003] 行波保護(hù)是現(xiàn)有高壓直流輸電工程的線路主保護(hù)之一。其中，以極波和地模波作 為動(dòng)作判據(jù)的行波保護(hù)能夠全面利用線路故障后電壓、電流行波信息，對(duì)高壓直流輸電線 路進(jìn)行保護(hù)。極波的實(shí)質(zhì)是電壓反行波，在第二次故障點(diǎn)反行波到達(dá)保護(hù)測點(diǎn)之前，極波不 受到線路末端反射波的影響，因此相比于基于電壓微分的行波保護(hù)，極波的波頭上升更快， 波頭更加陡峭。當(dāng)行波保護(hù)所在區(qū)內(nèi)線路正常運(yùn)行時(shí)，由于極波波頭的陡度即為極波變化 率，因而此時(shí)極波變化率接近于〇 ;當(dāng)行波保護(hù)所在區(qū)內(nèi)線路發(fā)生故障時(shí)，極波波頭瞬間上 升，極波變化率會(huì)大于一個(gè)正的定值。因此，當(dāng)極波變化率大于某一個(gè)定值時(shí)，判定為區(qū)內(nèi) 故障。地模波的實(shí)質(zhì)也是電壓反行波，但是其波速相對(duì)于極波較慢，因此晚于極波被保護(hù) 測點(diǎn)檢測到。當(dāng)行波保護(hù)所在區(qū)內(nèi)線路正常運(yùn)行時(shí)，地模波接近于〇 ;行波保護(hù)所在區(qū)內(nèi)線 路故障時(shí)，地模波波頭，也即地模波變化量小于一個(gè)負(fù)的定值，行波保護(hù)所在區(qū)外線路故障 時(shí)，地模波波頭則大于一個(gè)正的定值，以此判斷故障點(diǎn)所在的線路的方向。因此，極波定值 和地模波定值是行波保護(hù)中兩個(gè)重要的動(dòng)作判據(jù)，當(dāng)極波變化率與地模波變化量均滿足動(dòng) 作判據(jù)時(shí)，則可確定某一極線路發(fā)生故障，此時(shí)啟動(dòng)后續(xù)保護(hù)動(dòng)作策略。
[0004] 然而，目前關(guān)于行波保護(hù)的現(xiàn)有研宄一般集中于行波傳輸特性、行波保護(hù)原理、行 波保護(hù)新方法等，針對(duì)行波保護(hù)定值整定的研宄基本處于空白。部分文獻(xiàn)提出了根據(jù)故障 仿真結(jié)果確定行波保護(hù)定值，但是對(duì)于軟件仿真的流程、實(shí)驗(yàn)條件的制定以及故障信息量 的數(shù)據(jù)處理并未詳細(xì)分析。而且，由于高壓直流輸電系統(tǒng)的特性，導(dǎo)致故障信息量難以通過 解析方法求解，因此行波保護(hù)定值整定依賴于仿真研宄，但是前期資料的梳理、仿真實(shí)驗(yàn)條 件的制定以及仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法尚不清晰。而直流保護(hù)對(duì)監(jiān)測的變量的判定方式 有延時(shí)判定和計(jì)數(shù)判定兩種，導(dǎo)致故障信息量的處理方法不能簡單套用交流繼電保護(hù)的方 法。在實(shí)際工程中，通常采用廠家提供的整定值，并經(jīng)過前期聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，缺乏系統(tǒng) 的行波保護(hù)定值整定方法。工程運(yùn)行中往往容易發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)等情況。
[0005] 綜上，對(duì)于直流輸電行波保護(hù)的定值整定并未形成清晰明確的整定方法，而保護(hù) 可靠動(dòng)作又很大程度上取決于行波保護(hù)定值的合理性，因此有必要對(duì)行波保護(hù)的定值整定 開展深入研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種完備詳細(xì)、可靠性高，且能夠符合工程實(shí) 際的基于故障信息量的高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定 值整定方法，包括以下步驟：1)明確行波保護(hù)功能并確定行波保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)形式，根據(jù) 動(dòng)作判據(jù)形式確定行波保護(hù)的兩個(gè)重要定值，即極波定值和地模波定值；2)對(duì)影響行波保 護(hù)定值的過渡電阻、故障點(diǎn)位置和運(yùn)行方式三種因素進(jìn)行仿真分析，并根據(jù)仿真分析結(jié)果 制定各種仿真實(shí)驗(yàn)條件；3)根據(jù)實(shí)際工程參數(shù)搭建仿真模型，在全壓運(yùn)行和非全壓運(yùn)行兩 種工況下，對(duì)步驟2)中制定的各種仿真實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行仿真，仿真過程中閉鎖所有直流保 護(hù)，以避免保護(hù)對(duì)故障信息量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，并提取各種仿真實(shí)驗(yàn)條件下的故障信息量數(shù) 據(jù)，也即極波數(shù)據(jù)和地模波數(shù)據(jù)；4)對(duì)得到的極波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取極波數(shù)據(jù)的關(guān)鍵故 障信息量，分別得到全壓運(yùn)行和非全壓運(yùn)行兩種工況下，每種仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障后 極波差值的最大值dP max和所有仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情況{dPmax} min;以及非全 壓運(yùn)行工況下，每種仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障后極波差值的最大值dP' _和所有仿真實(shí) 驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情況{dP' _}min;5)根據(jù)得到的極波數(shù)據(jù)的關(guān)鍵故障信息量， 分別計(jì)算全壓運(yùn)行和非全壓運(yùn)行兩種工況下的極波定值；6)從得到的地模波數(shù)據(jù)中提取 各種仿真實(shí)驗(yàn)條件下，地模波變化量的最小值，并結(jié)合實(shí)際工程參數(shù)，設(shè)定地模波定值；7) 將得到的極波定值和地模波定值代入步驟3)搭建的仿真模型中，驗(yàn)證其合理性，也即驗(yàn)證 行波保護(hù)能否在區(qū)內(nèi)故障時(shí)快速動(dòng)作，在區(qū)外故障時(shí)可靠不動(dòng)作，并且能夠保護(hù)線路全長。
[0008] 所述步驟1)中，所述行波保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，包括以下步驟： 1) 明確行波保護(hù)功能并確定行波保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)形式，根據(jù)動(dòng)作判據(jù)形式確定行波保 護(hù)的兩個(gè)重要定值，即極波定值和地模波定值； 2) 對(duì)影響行波保護(hù)定值的過渡電阻、故障點(diǎn)位置和運(yùn)行方式三種因素進(jìn)行仿真分析， 并根據(jù)仿真分析結(jié)果制定各種仿真實(shí)驗(yàn)條件； 3) 根據(jù)實(shí)際工程參數(shù)搭建仿真模型，在全壓運(yùn)行和非全壓運(yùn)行兩種工況下，對(duì)步驟2) 中制定的各種仿真實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行仿真，仿真過程中閉鎖所有直流保護(hù)，以避免保護(hù)對(duì)故障 信息量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，并提取各種仿真實(shí)驗(yàn)條件下的故障信息量數(shù)據(jù)，也即極波數(shù)據(jù)和地 模波數(shù)據(jù)； 4) 對(duì)得到的極波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取極波數(shù)據(jù)的關(guān)鍵故障信息量，分別得到全壓運(yùn)行 和非全壓運(yùn)行兩種工況下，每種仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障后極波差值的最大值dP max和所有 仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情況{dPmax}min;&及非全壓運(yùn)行工況下，每種仿真實(shí)驗(yàn) 條件下區(qū)內(nèi)故障后極波差值的最大值dP' _和所有仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情 況{dP' Jniin; 5) 根據(jù)得到的極波數(shù)據(jù)的關(guān)鍵故障信息量，分別計(jì)算全壓運(yùn)行和非全壓運(yùn)行兩種工況 下的極波定值； 6) 從得到的地模波數(shù)據(jù)中，提取各種仿真實(shí)驗(yàn)條件下地模波變化量的最小值，并結(jié)合 實(shí)際工程參數(shù)，設(shè)定地模波定值； 7) 將得到的極波定值和地模波定值代入步驟3)搭建的仿真模型中，驗(yàn)證其合理性，也 即驗(yàn)證行波保護(hù)能否在區(qū)內(nèi)故障時(shí)快速動(dòng)作，在區(qū)外故障時(shí)可靠不動(dòng)作，并且能夠保護(hù)線 路全長。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，其特征在于： 所述步驟1)中，所述行波保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為：
其中，ClPiMt是極波變化率，ΛGwav是地模波變化量，Λ i是極波定值，Λ 2是地模波定 值。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，其特征在于： 所述步驟4)中，所述關(guān)鍵故障信息量是指當(dāng)前時(shí)刻的極波值與該時(shí)刻前2個(gè)采樣周期的極 波值作差得到的極波差值。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，其特征在于： 所述步驟4)中，所述關(guān)鍵故障信息量是指當(dāng)前時(shí)刻的極波值與該時(shí)刻前2個(gè)采樣周期的極 波值作差得到的極波差值。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法， 其特征在于：所述步驟5)中，全壓運(yùn)行工況下，極波定值A(chǔ) 1的整定公式為：
其中，WPmaJmin是全壓運(yùn)行工況下所有仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情況，Km1是 全壓運(yùn)行的可靠系數(shù)； 非全壓運(yùn)行工況下，極波定值Δ/的整定公式為：
其中，WP' max}min是非全壓運(yùn)行工況下所有仿真實(shí)驗(yàn)條件下區(qū)內(nèi)故障的最輕微情況， K' 是非全壓運(yùn)行的可靠系數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，其特征在于： 所述全壓運(yùn)行的可靠系數(shù)的取值范圍為1. 05?1. 2 ;所述非全壓運(yùn)行的可靠系數(shù)的取值范 圍為I. 1?1. 3。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高壓直流輸電線路行波保護(hù)定值整定方法，包括以下步驟：1)明確行波保護(hù)功能和動(dòng)作判據(jù)形式，根據(jù)動(dòng)作判據(jù)形式確定極波定值和地模波定值；2)分析影響行波保護(hù)定值因素并制定各種仿真實(shí)驗(yàn)條件；3)搭建仿真模型，在兩種工況下進(jìn)行仿真，仿真過程中閉鎖所有直流保護(hù)，提取極波數(shù)據(jù)和地模波數(shù)據(jù)；4)處理極波數(shù)據(jù)并提取關(guān)鍵故障信息量；5)計(jì)算兩種工況下的極波定值；6)從得到的地模波數(shù)據(jù)中，提取地模波變化量的最小值，并結(jié)合實(shí)際工程參數(shù)，設(shè)定地模波定值；7)將得到的極波定值和地模波定值代入仿真模型，驗(yàn)證其合理性。本發(fā)明詳細(xì)分析了仿真實(shí)驗(yàn)條件的制定方案，可靠性高、與實(shí)際工程貼近度高，因而可以廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電行波保護(hù)定值整定中。
【IPC分類】H02H7-26
【公開號(hào)】CN104538941
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410779775
【發(fā)明人】馬玉龍, 常浩, 馬為民, 石巖, 陳東, 蒲瑩, 張?jiān)茣? 盧亞軍
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日