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专利号: 2016110621074
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于:根据特高压直流线路区内、外故障时,线路两端电流突变量极性来识别区内、外故障;区内故障时,线路两端检测到的电流突变量的极性相反;区外故障时,线路两端检测到的电流突变量的极性相同。

2.一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:利用安装在直流线路两端的电压互感器和电流互感器,检测线路两端的电压、电流;

步骤二:通过IED对线路两端电流互感器检测到的电流进行分布电容电流补偿;

步骤三:对补偿后的电流进行滤波,利用IED选取频段为[0,100]Hz的分量;

步骤四:由处理后的电流计算线路两端电流的突变量ΔI;

步骤五:用突变量的绝对值|ΔI|与整定值Iset进行比较,判断是否有故障产生;

步骤六:若判断为有故障产生,则根据突变量的正负极性,判断故障是在区内还是区外;

步骤七:若判断为直流线路区内故障,则保护动作。

3.根据权利要求2所述一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于:步骤四中,采用1ms的数据窗,用检测到的第一个电流峰值与正常运行时的电流值之差,作为电流的突变量ΔI,门槛值Iset选取0.1pu。

4.根据权利要求2所述的一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于:保护判据选取电流信息中频段为[0,100]Hz的分量。

5.根据权利要求2所述的一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于:线路两端电流突变量的极性为布尔量,纵联信道通信量小。

6.根据权利要求1所述一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:利用安装在直流线路两端的电压互感器和电流互感器,检测线路两端的电压、电流,特高压直流系统整流侧和逆变侧分别为M侧和N侧,uM、uN分别表示M、N侧互感器检测到的电压,iM、iN分别表示M、N侧互感器检测到的电流;

步骤二:利用IED对线路两端检测到的电流进行分布电容电流补偿,u、i分别为线路的电压和电流,L0、C0分别为单位长度线路的等效电感、对地电容,则线路的传输方程为:

对式(3)、(4)两边分别对x和t求导得到波动方程为:

设从M端到N端方向为行波传输的正方向,从N端到M端方向为行波传输的反方向,解波动方程得到M、N两点正反向电流行波为:

式(6)、(7)、(8)、(9)中,iM+(t)为M点处正向电流行波,iM-(t)为M点处反向电流行波,iN+(t)为N点处正向,iN-(t)为N点处反向电流行波,v=1/√(L0C0)表示行波波速,Zc=√(L0/C0)为直流线路的波阻抗;设行波在M、N两点之间传播所需时间为2τ,则M点的正向电流行波经过时间2τ到达N点,N点的反向电流行波经过时间2τ到达M点,该过程可以表示为:iM+(t-τ)=iN+(t)  (9)

iM-(t+τ)=iN-(t)  (10)

设补偿后的电流为iM’、iN’,则定义iM’、iN’为:

进行分布电容电流补偿之后:

iM'(t)+iN'(t)=0  (13)

可见,补偿之后,系统不再受分布电容电流的影响;

步骤三:保护判据选取电流信息中频段为[0,100]Hz的分量,主要考虑到四个因素:(1)、特高压直流系统的直流侧存在12k,k为自然数次和24k次特征谐波,即存在600Hz、

1200Hz及其他高频分量谐波;

(2)、特高压直流线路故障时,其故障分量主要集中在低频段;

(3)、高频分量的采集对硬件要求较高,实际工程中难以实现,另外雷电波也是高频脉冲,会干扰到保护判别;

(4)、同杆并架的双极直流线路之间会存在电磁耦合,且其耦合系数随着频率先增大后减小,并在[100,10000]Hz的范围内较大;

步骤四:由处理后的电流计算线路两端电流的突变量ΔI,直流系统在发生故障后,其控制系统的调节作用至少在5ms以后才开始,考虑到高阻接地时的电流突变量较小,选取

1ms的数据窗,用检测到的第一个电流峰值与正常运行时的电流值之差作为电流的突变量ΔI,当电流的突变量ΔI大于所设定的门槛值Iset时,即判断为有故障产生,直流线路两端的电流经过分布电容电流补偿和滤波之后,在正常运行的情况下,其变化量一般会小于

0.08pu,在经1000Ω高阻接地时,其变化量也可以达到0.12pu,因此Iset选取为0.1pu;

步骤五:用突变量的绝对值|ΔI|与整定值Iset进行比较,判断是否有故障产生;

步骤六:若判断为有故障产生则根据突变量的正负极性识别区、外故障,为正常运行时正极直流系统电路,直流线路故障后的暂态过程中,可以等效为在故障点叠加一个故障电压源,正极直流线路区内故障后的暂态过程中,线路两端保护安装处的电流突变量相反,整流侧为正,逆变侧为负;正极直流线路整流侧故障后的暂态过程中,线路两端保护安装处的电流突变量相同,均为负;正极直流线路逆变侧故障后的暂态过程中,线路两端保护安装处的电流突变量相同,均为正;由此根据突变量的正负极性即可判断故障是在区内还是区外;

步骤七:若判断为直流线路区内故障,则保护动作,否则返回重新判断。

7.如权利要求1~6所述任意一种基于分布参数模型下利用电流突变特性的特高压直流线路保护方法,其特征在于,在特高压直流输电线路保护中的应用。