特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法技术

本发明专利技术提供一种特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，所述的方法包括：S1：确定后备保护距离段的整定策略；S2：计算并分析距离段中距离Ⅱ段的故障概率；S3：重复步骤S1‑S2，直至距离Ⅱ段的故障概率最低。本发明专利技术考虑了直流运行的安全，大大降低电网运行的风险。

Design Method of Distance Protection for UHV AC/DC Hybrid Receiver Power Network

The invention provides a design method of distance protection for UHV AC/DC hybrid receiving end power grid. The methods include: S1: setting strategy of backup protection distance section; S2: calculating and analyzing fault probability of distance section II in distance section; S3: repeating S2 until the fault probability of distance section II is the lowest. The invention considers the safety of DC operation and greatly reduces the risk of power grid operation.

【技术实现步骤摘要】
特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法。
技术介绍
中国倡议构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色的方式满足全球的电力需求。在清洁、绿色电能全网优化配置的经济发展思路下，近些年国内的特高压交流、直流输电工程发展迅猛[1]。以山东电网为例，至2020年，山东电网将建成1000kV特高压交流变电站5座(泉城、昌乐、高乡、枣庄、东明)，建成±800kV特高压直流换流站2座(广固、沂南)，加上已投入运行的±660kV胶东换流站，山东电网接受外来电将达3200万千瓦以上，已经成为特-超高压交直流混联的大受端电网，对运行的安全稳定提出了更高要求。尤其是在特高压直流集中馈入近区的交流系统故障，若继电保护不能快速切除，可能导致多回直流连续换相失败甚至闭锁，送、受端电网均承受巨大的暂态能量冲击，给电网的安全稳定运行带来极大的挑战。近年来，电网继电保护发展迅速，220kV及以上线路大多配置两套相互独立的快速动作的主保护，保护的性能和可靠性也较以往有了很大的完善。但某些情况下，如CT单侧配置带来的主保护死区、通信或直流电源失去使主保护失效等，会造成主保护无法起作用，需要后备保护切除故障。当前阶段式保护的整定配合任遵守交-交配合、后-后配合的原则，在特高压直流馈入前，不同电压等级电网之间、上下级电网之间、局部电网与整体电网之间保护关联不大，分层整定可以有效避免下级电网故障蔓延至上级电网。但特高压交直流混联大受端电网与之前电网相比，结构、形态和运行方式均发生深刻变化，后备保护如果不与之相适应，即使是继电保护正确动作，也可能会出现大面积停电的情况。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，考虑了直流运行的安全，大大降低电网运行的风险。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的：特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，所述的方法包括：S1：确定后备保护距离段的整定策略；S2：计算并分析距离段中距离Ⅱ段的故障概率；S3：重复步骤S1-S2，直至距离Ⅱ段的故障概率最低。进一步的，步骤S1中，距离段的整定策略为：距离Ⅰ段保护范围为其所处线路长度的80-85％，距离Ⅰ段的动作时间为0；距离Ⅱ段保护范围为其所处线路的全长，并延伸到相邻的下一线路，距离Ⅱ段的动作时间为固定值。进一步的，距离Ⅱ段整定值的计算方法为：其中，ZA为被保护AB线路的整定值，Ksen为灵敏性系数，ZAB为被保护AB线路的阻抗值，tA为距离Ⅱ段动作时间，Δt为一个固定数值。进一步的，步骤S2的具体实现过程为：获取线路失去主保护的概率P(Q)；计算线路发生故障的概率P(M)；计算故障落入保护动作时间过长区域的概率P(N)；计算直流闭锁故障的概率Pd为：Pd＝P(Q)*P(M)*P(N)。进一步的，P(Q)根据电网保护跳闸动作情况的历史记录得到：P(Q)＝a/c，其中，a表示统计时间范围内后备保护动作的次数，c表示统计范围内线路跳闸次数。进一步的，P(M)的计算方法为：首先，采用泊松分布来模拟线路发生故障的概率，计算出在给定的时间t内不发生故障的概率Pnor，然后计算出时间t内发生故障的概率P(M)。进一步的，时间t内不发生故障的概率Pnor的计算公式为：式中，λ0为所观察时间t内线路的平均故障率，故障频率可通过历史记录得到，t取决于评估周期。进一步的，P(N)的计算过程为：设线路全长为L，保护动作时间过长范围为Lno，则故障落入该范围的概率为：式中：Zno为Lno对应的阻抗；ZL为该线路阻抗。本专利技术的有益效果是：传统距离保护的Ⅱ段逐级配合原则，当失去主保护时，某些线路动作时间较长，不能适应特高压交直流混联电网安全运行需要。本专利技术通过固定Ⅱ段时间，不仅可以防止交流故障导致的直流闭锁，提升距离保护适应直流馈入和新能源接入的能力，有效降低交直流混联电网的整体安全风险，而且，本线路定值只与本线路的参数有关，与电网结构或方式“解耦”，不再考虑与其他元件阶段式距离保护的配合，不因电网方式变化而改变。经过改进后，距离保护仅作为失去通道时的后备，距离Ⅱ段作为纵联保护的近后备，阶段式距离保护仅面向保护死区、管理盲区等稀有故障动作。本专利技术增加了风险计算的环节，用于修正整定策略，通过综合线路失去主保护的概率P(Q)、线路发生故障的概率P(M)、故障落入保护动作时间过长区域的概率P(N)，准确计算并分析因保护配合动作时间过长而引发直流闭锁故障的概率，借由此概率判断长线路保护距离Ⅱ段区域发生故障的概率，从而起到最好的保护效果。附图说明图1为距离保护逐级配合原则示意图；图2为逐级配合时，距离Ⅱ段动作延时过长导致直流闭锁示意图；图3为不采用逐级配合时，部分距离Ⅱ段失去选择性的示意图；图4为本专利技术方法的整体流程图；图5为选择性不满足时的阻抗值大小关系示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，下文的公开提供了具体实施方式用来实现本专利技术的装置及方法，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实现本专利技术。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。应当理解，尽管本专利技术描述了其优选的具体实施方案，然而这些只是对实施方案的阐述，而不是限制本专利技术的范围。首先，为了更好地理解本申请的技术方案，对本技术方案相关的主保护和后备保护方案进行阐述。目前，交流电网的主保护一般采用纵联差动作。纵联差动保护以基尔霍夫电流定律为判断故障的依据，原理简单可靠，动作速度快。用空间感知解决空间问题，边界清晰，选择性极高，而且不受系统振荡、非全相运行的影响，可以反映各种类型的故障，是理想的线路主保护。近年来，主保护发展迅速，各区域地网和网省公司中220kV及以上线路配置两套相互独立、且采用不同生产厂家的快速动作的主保护已经成为常态，保护的性能和可靠性也大大改善。以山东电网为例，截至2018年2月，全网220kV及以上电网保护微机化率、双重化率已达100％，其中线路保护双差动率已达90％、光纤化率已达98％，220kV母线保护双失灵率已达95％，双套快速动作的主保护配置已足够强。另外，据实际运行经验：具有自检功能的微机保护装置单一元件故障不会导致误动。同时，双重化配置能有效避免保护装置拒动。功能强大并双套配置的纵联差动主保护已经使事故情况下拒动的可能极大地减少，交直流混联电网中其主要功能是切除交流电网的绝大多数故障。然而，主保护仍然存在盲区：1)CT单侧配置，主保护的保护范围有死区主保护的范围是线路两侧的CT之间部分，但目前很多变电站的开关CT单侧布置，主保护范围存在死区。主保护无法切除开关和CT之间的死区故障，虽然开关的死区保护、失灵保护能够进行补充，切除故障死区故障，但切除时间较长，容易影响直流的安全运行。由于最初设计的空间限制，已难有足够的安全距离布置双侧CT，重新改造难度大。另外，由于设计的缺陷，CT存在一次装反、二次接线接反等原因所导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，其特征在于，所述的方法包括：S1：确定后备保护距离段的整定策略；S2：计算并分析距离段中距离Ⅱ段的故障概率；S3：重复步骤S1‑S2，直至距离Ⅱ段的故障概率最低。

【技术特征摘要】
1.特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，其特征在于，所述的方法包括：S1：确定后备保护距离段的整定策略；S2：计算并分析距离段中距离Ⅱ段的故障概率；S3：重复步骤S1-S2，直至距离Ⅱ段的故障概率最低。2.根据权利要求1所述的特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，其特征在于，步骤S1中，距离段的整定策略为：距离Ⅰ段保护范围为其所处线路长度的80-85％，距离Ⅰ段的动作时间为0；距离Ⅱ段保护范围为其所处线路的全长，并延伸到相邻的下一线路，距离Ⅱ段的动作时间为固定值。3.根据权利要求2所述的特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，其特征在于，距离Ⅱ段整定值的计算方法为：其中，ZA为被保护AB线路的整定值，Ksen为灵敏性系数，ZAB为被保护AB线路的阻抗值，tA为距离Ⅱ段动作时间，Δt为一个固定数值。4.根据权利要求1所述的特高压交直流混联受端电网距离保护设计方法，其特征在于，步骤S2的具体实现过程为：获取线路失去主保护的概率P(Q)；计算线路发生故障的概率P(M)；计算故障落入保护动作时间过长区域的概率P(N)；计算直流闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，房光华，李靖，范荣奇，张玮，刘萌，李磊，李乃永，万磊，王安宁，唐毅，朱倩茹，杨啸帅，惠杰，史方芳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司，齐鲁工业大学，国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司检修公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37