可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓直流輸電線路保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電以其傳輸功率大、線路造價低、控制性能好等優(yōu)點，在遠距離、大功率輸電和異步聯(lián)網(wǎng)中占有重要地位。高壓直流輸電線路一般作為大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線，其穩(wěn)定運行不僅關(guān)系到本系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且影響與其連接電網(wǎng)的穩(wěn)定性。由于直流輸電線路長，故障概率高，因此提高直流輸電線路繼電保護的運行水平意義重大。然而，從國內(nèi)外投運的高壓直流輸電工程來看，直流輸電線路繼電保護存在理論不完備、運行效果不理想等問題。直流輸電線路多以行波保護作為快速主保護，電流差動保護作為慢速后備保護。
[0003]其中，國內(nèi)外廣泛采用西門子公司和ABB公司的行波保護方案。西門子行波保護通過檢測電壓變化率(du/dt)、電壓變化量(Λ u)和電流變化量(Δ i)三個量來判斷線路故障的發(fā)生，構(gòu)成行波保護的判據(jù)。ABB行波保護通過檢測極波變化率(dP/dt)、地模波變化率(dG/dt)、極波變化量(ΛΡ)和地模波變化量(AG)四個量來判斷線路故障的發(fā)生，構(gòu)成行波保護的判據(jù)。
[0004]行波保護速度快，不易受負載、長線分布電容等因素的影響，但在高阻接地時，易拒動。過渡電阻使電壓變化率和變化量下降是目前行波保護難以檢測線路高阻接地故障的主要原因。以國內(nèi)云廣特高壓直流輸電工程為例進行分析，仿真表明，在線路中點發(fā)生接地故障時，整流站西門子行波保護過渡電阻耐受能力約為60歐姆，整流站ABB行波保護過渡電阻耐受能力約為140歐姆。
[0005]電流差動保護通過測量并比較兩站的直流線路電流，對測量電流可能出現(xiàn)的時間差進行延時補償，電流差值超過定值時保護動作。在通信正常情況下兩站直流線路電流絕對值的差值的絕對值大于定值，則保護啟動，保護延時500ms后動作。電流差動保護因定電流控制的影響，其差電流定值較小，同時受線路通信傳輸延時的影響，延時較大。另外受不平衡電流和故障暫態(tài)過程中電容電流的影響，保護靈敏度不高。
[0006]因此，有必要對直流輸電線路的保護配置進行改進，使其性能得以提升，以期在高阻接地故障時具有優(yōu)良的保護性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供適用于雙端同塔雙極直流輸電系統(tǒng)的一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，彌補行波保護在高阻接地故障時拒動、電流差動保護速度過慢的不足。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，所述高壓直流輸電線路為雙端同塔雙極直流輸電線路，其包括以下步驟:
[0010]步驟1、采樣獲取雙端同塔雙極直流輸電線路中同一端兩極直流線路電流Idu、Idu和兩極直流線路電壓udu、UdL2；
[0011]步驟2、分別計算極波PjP地模波G i:
[0012]Pi= Z JIdu-1dL op)-(UdLi_UdL op)
[001 3] Gi — Z O (IdLi + IdL—op) ~~ (UdLi+UdL—op)
[0014]其中，Z1為極波阻抗，Z ^為地模波阻抗；i的值為I或2，代表極I或極2，_op表示另一極的量，即i = I時，則_op = 2 ;i = 2時，則_op = I ；
[0015]步驟3、分別通過差分法計算極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt ;所述極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt分別為一定步長內(nèi)極波PjP地模波G 變化量；
[0016]步驟4、當滿足地模波變化率ClGiMOA込時，則判斷為該極i故障，其中，Λ I ^極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的地模波變化率與可靠系數(shù)K1的乘積；
[0017]步驟5、在滿足步驟4中極i故障的基礎(chǔ)上，當滿足dPi/dt〉Δ 2i時，則判斷為該極i直流線路區(qū)內(nèi)故障，此時，該極i直流線路保護動作，啟動該極i直流線路故障重啟序列；其中，A2i為極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的極波變化率與可靠系數(shù)K 2的乘積。
[0018]過渡電阻Z和可靠系數(shù)K1I2可根據(jù)直流輸電工程實際參數(shù)并綜合考慮可靠性、靈敏性等因素設(shè)定，如國內(nèi)某高壓直流輸電工程過渡電阻可選取300 Ω，可靠系數(shù)K1' K2均選取 0.7 O
[0019]所述步長為0.lms。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢體現(xiàn)在:
[0021](I)本極直流線路和另一極直流線路故障兩種情況下，地模波變化率ClGiMt的極性相反，采用地模波變化率ClGiMt判斷本極或另一極直流線路故障，具有絕對的選擇性。
[0022](2)相對于現(xiàn)行直流線路保護用于區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障的特征量，采用極波變化率dPi/dt區(qū)分本極線路區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，區(qū)分度最高，提高了過渡電阻耐受能力。采用本發(fā)明方法，以國內(nèi)某高壓直流輸電工程為例，仿真表明，在線路中點發(fā)生接地故障時，整流站保護過渡電阻耐受能力提高到300歐姆以上。
[0023](3)保護動作時限短，從發(fā)生故障至保護動作共需10ms，滿足直流線路保護快速性要求，可作為現(xiàn)有行波保護的近后備保護。
[0024](4)實際工程中易于實現(xiàn)，不需要額外的硬件設(shè)備和連接。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法的操作流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。
[0027]實施例:
[0028]請參照圖1所示，一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，適用于雙端同塔雙極直流輸電線路，其包括以下步驟:
[0029]步驟1、首先是準備工作，在繼電保護裝置上電后，對保護定值進行賦值。
[0030]步驟2、采樣獲取雙端同塔雙極直流輸電線路中同一端兩極直流線路電流Idu、Ii2和兩極直流線路電壓Udu、UdL2o
[0031]步驟3、分別計算極波PjP地模波G i:
[0032]Pi — Z ! (IdL1-1dL—op) - (UdL1-UdL—op)
[0033]Gi — Z o (IdLi + IdL—op) ~~ (UdLi+UdL—op)
[0034]其中，Z1為極波阻抗，Z ^為地模波阻抗；i的值為I或2，代表極I或極2，_op表示另一極的量，即i = I時，則_op = 2 ;i = 2時，則_op = I。
[0035]步驟4、分別通過差分法計算極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt ;所述極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt分別為一定步長內(nèi)極波PjP地模波G 變化量，例如步長取0.1ms ο
[0036]步驟5、當滿足地模波變化率dGi/dt〉Δ Ii時，則判斷為該極i故障進行步驟6的操作，否則，繼續(xù)判斷地模波變化率ClGiMt的大小。其中，Δ Ii為極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的地模波變化率與可靠系數(shù)&的乘積。過渡電阻Z和可靠系數(shù)K工可根據(jù)直流輸電工程實際參數(shù)并綜合考慮可靠性、靈敏性等因素設(shè)定，如國內(nèi)某高壓直流輸電工程過渡電阻可選取300 Ω，可靠系數(shù)K1選取0.7。
[0037]步驟6、在滿足步驟5中極i故障(滿足dGi/dt〉Δ 14寸)的基礎(chǔ)上，再判斷極波變化率dPi/dt的大小，當滿足dPi/dt〉Δ 2i時，則判斷為該極i直流線路區(qū)內(nèi)故障，此時，該極i直流線路保護動作，啟動該極i直流線路故障重啟序列；否則，返回步驟5繼續(xù)判斷地模波變化率ClGiMt的大小。其中，Δ 2i為極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的極波變化率與可靠系數(shù)K2的乘積。過渡電阻Z和可靠系數(shù)K 2可根據(jù)直流輸電工程實際參數(shù)并綜合考慮可靠性、靈敏性等因素設(shè)定，如國內(nèi)某高壓直流輸電工程過渡電阻可選取300 Ω，可靠系數(shù)K2選取0.7。
[0038]上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項】
1.一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，所述高壓直流輸電線路為雙端同塔雙極直流輸電線路，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟1、采樣獲取雙端同塔雙極直流輸電線路中同一端兩極直流線路電流Idu、i&2和兩極直流線路電壓udL1、udL2; 步驟2、分別計算極波PjP地模波G i: Pi — Z I (IdLi_IdL—op) _ (UdLi_UdL—op)Gi — Z o (IdLi + IdL—op) ~~ (UdLi+UdL—op) 其中，Z1為極波阻抗，Z ^為地模波阻抗；i的值為I或2，代表極I或極2，_op表示另一極的量，即i = I時，則_op = 2 ;i = 2時，則_op = I ； 步驟3、分別通過差分法計算極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt ;所述極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt分別為一定步長內(nèi)極波PjP地模波G 變化量； 步驟4、當滿足地模波變化率dGi/dt〉Δ Ii時，則判斷為該極i故障，其中，Λ I i為極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的地模波變化率與可靠系數(shù)K1的乘積； 步驟5、在滿足步驟4中極i故障的基礎(chǔ)上，當滿足dPi/dt〉Δ 2i時，則判斷為該極i直流線路區(qū)內(nèi)故障，此時，該極i直流線路保護動作，啟動該極i直流線路故障重啟序列；其中，Δ 2i為極i直流線路中點發(fā)生過渡電阻Z故障時算得的極波變化率與可靠系數(shù)K 2的乘積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，其特征在于，所述過渡電阻Z = 300 Ω，K1= K2= 0.7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法，其特征在于，所述步長為0.1ms ο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可提高過渡電阻耐受能力的高壓直流輸電線路保護方法其包括以下步驟：步驟1、采樣獲取雙端同塔雙極直流輸電線路同一端兩極直流線路電流和電壓；步驟2、分別計算極波Pi和地模波Gi；步驟3、分別通過差分法計算極波變化率dPi/dt和地模波變化率dGi/dt；步驟4、當滿足地模波變化率dGi/dt>Δ1i時，則判斷為該極i故障；步驟5、在滿足步驟4中極i故障的基礎(chǔ)上，當滿足dPi/dt>Δ2i時，則判斷為該極i直流線路區(qū)內(nèi)故障。本發(fā)明相對于現(xiàn)行直流線路保護用于區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障的特征量，采用極波變化率dPi/dt區(qū)分本極線路區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，區(qū)分度最高，提高了過渡電阻耐受能力。
【IPC分類】H02H7-26
【公開號】CN104767184
【申請?zhí)枴緾N201510106453
【發(fā)明人】鄭偉, 陳歡, 張楠, 國建寶, 洪思遠, 顧保全
【申請人】中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月11日