一種基于極線電流梯度和直流線路故障識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，屬于電力系統(tǒng)繼 電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流輸電由于其特有的優(yōu)點(diǎn)在電力輸送中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。直流輸電線路 距離長(zhǎng)，跨越地區(qū)環(huán)境復(fù)雜，發(fā)生故障的概率大。對(duì)直流線路故障而言，故障過程及其動(dòng)態(tài) 特性與直流控制作用密切相關(guān)，使得直流控制系統(tǒng)對(duì)直流線路保護(hù)，尤其是對(duì)后備保護(hù)的 影響不容忽視?，F(xiàn)在工程實(shí)際運(yùn)用的線路保護(hù)是主要是W電氣變化率為核屯、的行波保護(hù)作 為主保護(hù)。該保護(hù)在遠(yuǎn)端高阻情況下，往往容易發(fā)生拒動(dòng)。因此，需要研究新的直流保護(hù)算 法，不但可W識(shí)別線路高阻故障，而且動(dòng)作時(shí)間遠(yuǎn)小于現(xiàn)有的差動(dòng)保護(hù)。利用平波電抗器和 直流濾波器構(gòu)成的物理邊界對(duì)高頻分量的衰減作用，使得線路內(nèi)部故障和外部故障量測(cè)端 的電流高頻含量存在差異。本發(fā)明提供的算法就是基于此原理，對(duì)于現(xiàn)有的lOKHz采樣率 直流線路保護(hù)，并不需要雷擊干擾識(shí)別元件就可W識(shí)別故障區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，用W解 決上述問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，高壓 直流輸電線路上發(fā)生金屬性接地故障后，由于平波電抗器和濾波器構(gòu)成的電氣邊界對(duì)高頻 信號(hào)具有很強(qiáng)的衰減作用，對(duì)線路內(nèi)部故障和線路外部故障量測(cè)端測(cè)得的電流所含的高頻 分量不同。對(duì)量測(cè)端測(cè)得相鄰采樣點(diǎn)的故障電流差值構(gòu)造電流梯度，對(duì)當(dāng)前采樣點(diǎn)之前時(shí) 窗所有采樣間隔的電流梯度求和。若量測(cè)端連續(xù)五個(gè)采樣點(diǎn)電流梯度和都大于整定值，那 么判斷發(fā)生了線路內(nèi)部故障；否則，判斷發(fā)生了線路外部故障。據(jù)此，得到線路故障識(shí)別方 法。 陽(K)日]具體步驟如下：
[0006] (1)利用極線電流計(jì)算電流相鄰采樣點(diǎn)幅值變化的梯度為
[0007] di(k)=(i似-i化-1))/Δ? (1)
[000引式中：k表示的當(dāng)前的采樣點(diǎn)，At表示采樣間隔，Wms為單位。
[0009] 似WS似表示電流梯度和，即
[0010] (2)
[0011] 并得到似的遞推式
[001 引S似=S化-1) +(i似-i化-1)) /Δt
[001引 （3)在10曲Z的采樣率下。根據(jù)式似，得到S(k)構(gòu)造的故障元件判據(jù)為
[0014]IsGOl^Sset做
[0015] 當(dāng)啟動(dòng)元件連續(xù)Ξ個(gè)點(diǎn)都大于整定值，則保護(hù)啟動(dòng)，啟動(dòng)后，將第一個(gè)值記為 S化）。若在展寬的4個(gè)采樣間隔，有Is化）I、Is化+1)I、Is化巧）I、Is化+3)I和Is化+4)I均 大于Swt，Swt取為1. 5pu，則判斷為線路故障，反之則判斷為線路外部故障。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] (1)本方法是基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)極線電流梯度和的求取，從而來識(shí)別線路內(nèi)部故 障和外部故障，判據(jù)簡(jiǎn)潔。
[0018] (2)可W緩解W化八It為核屯、的行波保護(hù)由于采樣的離散性或線路發(fā)生了過渡電 阻稍高的高阻故障沒有到達(dá)保護(hù)定值而使保護(hù)拒動(dòng)的情況。
【附圖說明】
[0019] 圖1為正極線路故障其量測(cè)端故障電流及其S化)。
[0020] 圖2為整流側(cè)交流系統(tǒng)單相接地故障正極線路量測(cè)端的故障電流及其S化)。
[0021] 圖3為云廣+800KV直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。整流側(cè)和逆變側(cè)的交流側(cè)無功補(bǔ)償容 量分別為3000和3040Mvar，每極換流單元由2個(gè)12脈沖換流器串聯(lián)組成，直流輸電線路全 長(zhǎng)為1500虹1。線路兩側(cè)裝400mH的平波電抗器，直流濾波器為12/24/36Ξ調(diào)諧濾波器，整 流側(cè)接地極線路全長(zhǎng)為1〇9虹1，逆變側(cè)接地極線路全長(zhǎng)為112虹1。
【具體實(shí)施方式】 陽02引實(shí)施例1 : ±800KV直流輸電線路如圖3所示。正極線距離Μ端10km，發(fā)生金屬性 接地故障，采樣頻率為10曲Z。
[002引 （1)根據(jù)權(quán)利要求書的步驟（1)~似對(duì)故障電流求取梯度和S(k)。
[0024] (2)得到5化)、5化+1)、5化+2)、5化+3)、5化+4)分別依次為10.35、14.81、14.96、 16. 96、18. 56,均大于1. 5pu，判斷為線路內(nèi)部故障判據(jù)。 陽0巧]實(shí)施例2 : + 800KV直流輸電線路如圖3所示。正極線距離Μ端750虹1，發(fā)生接地 故障，過渡電阻為100Ω。
[0026] (1)根據(jù)權(quán)利要求書的步驟（1)~似對(duì)故障電流求取梯度和S(k)。
[0027] (2)得到S化)、S化+1)、S化+2)、S化+3)、S化+4)分別依次為 13. 100、3. 630、4. 29、 4. 561、4. 613,均大于1. 5pu，判斷為線路內(nèi)部故障判據(jù)。 W28] 實(shí)施例3 :±800KV直流輸電線路如圖3所示。整流側(cè)出口故障，過渡電阻為100Ω。
[0029] (1)根據(jù)權(quán)利要求書的步驟（1)~似對(duì)故障電流求取梯度和S(k)。
[0030] (2)得到S化）、S化+1)、S化+2)、S化+3)、S化+4)分別依次為 0. 035、0. 289、0. 422、 0. 641、0. 633,小于1. 5pu，判斷為線路外部故障判據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，其特征在于：高壓直流輸電線 路上發(fā)生金屬性接地故障后，由于平波電抗器和濾波器構(gòu)成的電氣邊界對(duì)高頻信號(hào)具有很 強(qiáng)的衰減作用，因而對(duì)于線路內(nèi)部故障和線路外部故障，量測(cè)端測(cè)得的電流所含的高頻分 量不同；對(duì)量測(cè)端測(cè)得相鄰采樣點(diǎn)的故障電流差值構(gòu)造電流梯度，對(duì)當(dāng)前采樣點(diǎn)之前時(shí)窗 內(nèi)所有采樣間隔的電流梯度求和，若量測(cè)端連續(xù)五個(gè)采樣點(diǎn)電流梯度和都大于整定值，那 么判斷發(fā)生了線路內(nèi)部故障；否則，判斷發(fā)生了線路外部故障。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，其特征在于 具體步驟如下： (1)利用極線電流計(jì)算電流相鄰采樣點(diǎn)幅值變化的梯度為： di似=α似-i化-i))/At (1) 式中：k表示的當(dāng)前的采樣點(diǎn)，Δt表示采樣間隔，Wms為單位； 似WS(k)表示電流梯度和，即：(2) 并得到（2)的遞推式： S化）=S化-1) + α化)-i化-1)) / Δ t (3)在10曲Z的采樣率下，根據(jù)式似，得到S(k)構(gòu)造的故障元件判據(jù)為： SGOl^Sset (3) 當(dāng)啟動(dòng)元件連續(xù)Ξ個(gè)點(diǎn)都大于整定值，則保護(hù)啟動(dòng)，啟動(dòng)后，將第一個(gè)值記為S化）；若 在展寬的4個(gè)采樣間隔，有Is化）I、Is化+1)I、Is化+2)I、Is化+3)I和Is化+4)I均大于Swt， Swt取為1. 5pu，則判斷為線路故障，反之則判斷為線路外部故障。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于極線電流梯度和的直流線路故障識(shí)別方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。高壓直流輸電線路發(fā)生金屬性接地故障后，利用量測(cè)端測(cè)得的相鄰采樣點(diǎn)的后一個(gè)電流值減去前一個(gè)電流值，兩者差值與采樣間隔的比值定義為電流梯度。選取當(dāng)前采樣點(diǎn)前定長(zhǎng)為時(shí)窗長(zhǎng)度，對(duì)其中所有采樣間隔的電流梯度求和，得到的值定義為當(dāng)前采樣點(diǎn)的電流梯度和。量測(cè)端連續(xù)五個(gè)采樣點(diǎn)的電流梯度和都大于整定值時(shí)，則判斷發(fā)生了線路內(nèi)部故障；量測(cè)端連續(xù)五個(gè)采樣點(diǎn)的電流梯度和都小于整定值時(shí)，則判斷發(fā)生了線路外部故障。大量仿真表明，針對(duì)故障類型判別該方法可靠且精度高。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號(hào)】CN105403779
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510633235
【發(fā)明人】束洪春, 馬聰, 田鑫萃
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日