适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于VSC‑HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法，包括：整流侧保护单元和逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极原始直流电压信号和正、负极高频电流行波信号；根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出整流侧故障极和逆变侧故障极；识别出整流侧的故障极所对应的故障方向及逆变侧的故障极所对应的故障方向；若两侧的故障方向均为正向，确定故障类型为区内故障；否则，确定故障类型为区外故障；根据确定的故障类型执行相应的保护。应用本发明专利技术，可以解决现有技术存在的故障识别可靠性差、保护容易误动的技术问题。

Traveling wave directional longitudinal protection method for VSC-HVDC transmission line

The invention discloses a traveling wave directional longitudinal protection method for VSC HVDC transmission line, which includes: rectifier side protection unit and inverter side protection unit respectively obtain positive and negative original DC voltage signal and positive and negative high frequency current traveling wave signal on the transmission line at the end; according to positive high frequency current traveling wave signal, negative high frequency current traveling wave signal and negative high frequency current traveling wave signal at the end; The known fault pole identification criteria identify the fault poles on the rectifier side and the inverter side; identify the fault direction corresponding to the fault poles on the rectifier side and the fault direction corresponding to the fault poles on the inverter side; if the fault directions on both sides are positive, determine the fault type as an in-area fault; otherwise, determine the fault type as an out-of-area fault; carry out the corresponding according to the determined fault type. Protection. The application of the invention can solve the technical problems of poor reliability of fault identification and easy misoperation of protection in the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法
本专利技术属于电力
，具体地说，涉及电力系统的保护方法，更具体地说，是涉及一种适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法。
技术介绍
随着电力系统规模的逐渐增长，具有输电距离长、输电容量大、输电效率高等特点的大容量交直流混联系统大量建设。VSC-HVDC系统作为一种电压源型高压直流输电系统，可实现灵活的潮流控制，并可向弱交流系统、甚至无源系统供电，逆变站也不存在换相失败的风险，因此，VSC-HVDC输电系统得到了广泛应用，也将是HVDC发展的一个重要方向。目前，VSC-HVDC输电系统输电线路主保护仍采用传统基于电压变化量、电压变化率和电流变化率的行波保护方法。本质上，其利用的电压、电流频率较低，并不是严格意义上的行波保护方法。同时，现有保护方法作为一种单端量保护方法，也不具备方向识别能力，故障识别可靠性差，容易产生保护误动，这种现象在发生区外故障时尤为明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法，解决现有技术存在的故障识别可靠性差、保护容易误动的技术问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现：一种适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法，所述方法包括：整流侧保护单元和逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极原始直流电压信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出整流侧故障极和逆变侧故障极；故障方向识别：所述整流侧保护单元计算识别出的所述整流侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为整流侧瞬时功率，根据所述整流侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出整流侧的故障极所对应的故障方向；所述逆变侧保护单元计算识别出的所述逆变侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为逆变侧瞬时功率，根据所述逆变侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出逆变侧的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若整流侧的故障方向和逆变侧的故障方向均为正向，确定故障类型为区内故障；否则，确定故障类型为区外故障；根据确定的故障类型执行相应的保护。如上所述的方法，所述根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出故障极，具体包括：计算故障极识别参数P：IP，max和IN，max分别为正极高频电流行波的峰值和负极高频电流行波的峰值；根据所述故障识别参数P和故障极识别判据识别出故障极；所述故障极识别判据为：如上所述的方法，所述整流侧保护单元或所述逆变侧保护单元计算识别出的故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为瞬时功率，根据瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出故障极所对应的故障方向，具体包括：计算故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为瞬时功率s(n)：s(n)＝u(n)i(n)；n为采样点序号，u(n)和i(n)分别为故障极的原始直流电压在第n采样点处的采样值和高频电流行波在第n采样点处的采样值；计算瞬时功率s(n)的积分值E：N为数据窗的长度；根据所述积分值E和故障方向判据，识别出故障极所对应的故障方向；所述故障方向判据为：如上所述的方法，所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电流行波信号，具体包括：所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极电流行波信号，采用高通滤波器对获取的正、负极电流行波信号滤波，获得正、负极高频电流行波信号；所述高通滤波器为：y(n)＝0.9048y(n-1)+0.9524x(n)-0.9524x(n-1)；n为采样点序号，x(n)和x(n-1)分别为第n和第(n-1)采样点处的电流行波采样信号，y(n)和y(n-1)分别为第n和第(n-1)采样点处的滤波值。如上所述的方法，所述故障类型识别的过程具体为：所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元交换故障方向识别结果；然后，所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别执行下述的故障类型识别：若整流侧的故障方向和逆变侧的故障方向均为正向，确定故障类型为区内故障；否则，确定故障类型为区外故障。如上所述的方法，所述根据确定的故障类型执行相应的保护，具体包括：若所述故障类型为所述区内故障，保护单元执行保护动作；若所述故障类型为所述区外故障，保护单元执行保护闭锁。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：(1)应用本专利技术的方法，利用正极高频电流行波信号和负极高频电流行波信号可以识别出整流侧和逆变侧的故障极；根据识别出的故障极及故障极所对应的瞬时功率的积分值可以识别出故障极所对应的故障方向；根据两侧的故障方向能够确定出故障类型，从而准确识别出区内故障或区外故障，解决了现有技术难以有效识别故障类型的问题，且故障识别可靠性高，避免了保护误动作，提高了保护可靠性。(2)本专利技术提出的保护方法中，故障方向识别利用了瞬时功率在一段时间窗口的积分值，可靠性高，在一定程度上能够提供交直流混联电网的稳定性。(3)应用本专利技术提出的保护方法，两侧保护单元无需时间同步，也无需交换大量的采样数据，仅需交换故障方向，通信通道的数据传输压力小，保护方法更易于实现。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是基于本专利技术适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法一个实施例的流程图；图2是图1实施例中VSC-HVDC输电线路的网络架构图；图3为采用图1实施例的方法在发生典型区内故障时两侧保护单元的仿真波形，其中，(a)为两侧保护单元处正、负极原始直流电压波形，(b)为两侧保护单元处正、负极直流电流行波波形，(c)为经高通滤波后获得的两侧保护单元处正、负极高频电流行波波形，(d)为两侧保护单元处正、负极瞬时功率波形；图4为采用图1实施例的方法在发生典型区外故障时两侧保护单元的仿真波形，其中，(a)为两侧保护单元处正、负极原始直流电压波形，(b)为两侧保护单元处正、负极直流电流行波波形，(c)为经高通滤波后获得的两侧保护单元处正、负极高频电流行波波形，(d)为两侧保护单元处正、负极瞬时功率波形。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1，该图所示为基于本专利技术适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法一个实施例的流程图。结合图2示出的VSC-HVDC输电线路网络架构图，该实施例采用下述过程实现VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护：步骤11：整流侧保护单元和逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极原始直流电压信号和正、负极高频电流行波信号。具体的，在图2中，整流侧保护单元通过RP单元和RN单元分别采集直流输电线路上的正极原始直流电压/正极电流行波信号和负极原始直流电压/负极电流行波信号，逆变侧保护单元通过IP和IN单元分别采集直流输电线路上的正极原始直流电压/正极电流行波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于VSC‑HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法，其特征在于，所述方法包括：整流侧保护单元和逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极原始直流电压信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出整流侧故障极和逆变侧故障极；故障方向识别：所述整流侧保护单元计算识别出的所述整流侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为整流侧瞬时功率，根据所述整流侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出整流侧的故障极所对应的故障方向；所述逆变侧保护单元计算识别出的所述逆变侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为逆变侧瞬时功率，根据所述逆变侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出逆变侧的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若整流侧的故障方向和逆变侧的故障方向均为正向，确定故障类型为区内故障；否则，确定故障类型为区外故障；根据确定的故障类型执行相应的保护。

【技术特征摘要】
1.一种适用于VSC-HVDC输电线路的行波方向纵联保护方法，其特征在于，所述方法包括：整流侧保护单元和逆变侧保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极原始直流电压信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述整流侧保护单元和所述逆变侧保护单元分别根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出整流侧故障极和逆变侧故障极；故障方向识别：所述整流侧保护单元计算识别出的所述整流侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为整流侧瞬时功率，根据所述整流侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出整流侧的故障极所对应的故障方向；所述逆变侧保护单元计算识别出的所述逆变侧故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为逆变侧瞬时功率，根据所述逆变侧瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出逆变侧的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若整流侧的故障方向和逆变侧的故障方向均为正向，确定故障类型为区内故障；否则，确定故障类型为区外故障；根据确定的故障类型执行相应的保护。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所在端的正极高频电流行波信号、负极高频电流行波信号及已知的故障极识别判据识别出故障极，具体包括：计算故障极识别参数P：IP，max和IN，ｍax分别为正极高频电流行波的峰值和负极高频电流行波的峰值；根据所述故障识别参数P和故障极识别判据识别出故障极；所述故障极识别判据为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整流侧保护单元或所述逆变侧保护单元计算识别出的故障极所对应的原始直流电压采样值和高频电流行波采样值的乘积，作为瞬时功率，根据瞬时功率的积分值以及已知的故障方向判据，识别出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，侯梦倩，高孟友，乔峰，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37