本发明专利技术公开了一种高压直流输电线路的后备保护方法及装置，所述方法包括：采集高压直流输电线路两侧继电保护装置安装处的电流信息，并利用低通滤波器对采样电流信息进行滤波处理，得到滤波后的电流采样值；利用滤波后的电流值，计算正、负极直流线路滤波后差动电流，通过滤波后的正、负极直流线路差流与最小动作电流的比较，可以确定直流线路区内外故障；若保护判定故障位于直流线路保护区内，则可通过比较正、负极滤波后差流值确定正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障。本发明专利技术判据简单、动作速度快、可靠性高，并且可以响应直流线路高阻接地故障，能够解决现有直流线路后备保护动作速度过慢的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输电线路的后备保护方法及装置
本专利技术属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种高压直流输电线路的后备保护方法及装置。
技术介绍
与传统交流输电系统相比，高压直流输电系统具备低损耗传输大容量电能的优势，而被广泛应用于远距离输电、非同步系统联网及直流电缆送电等。快速可靠的直流输电线路保护对于直流输电系统，乃至整个电力系统安全稳定地运行具有重要意义。然而，目前直流线路保护系统仍存在一系列的问题，现行的直流输电线路保护系统通常采用的是ABB和SIMENS公司的保护方案，即行波保护和微分欠压保护作为主保护，差动保护作为后备保护，其主要存在的问题在于：行波保护和微分欠压保护难以响应直流线路的高阻接地故障；而差动保护由于未考虑长距离线路上分布电容电流的补偿问题，所以需通过较长的延迟闭锁来保证其正确动作。例如在直流线路上发生高阻接地故障，主保护将难以响应，而差动后备保护一般需要经过1.1s的延时保护才能动作，通常在差动后备保护动作之前，位于两侧的控制极保护已将直流系统闭锁。因而直流系统将失去故障重启的机会，造成严重的经济损失。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高压直流输电线路的后备保护方法及装置，由此解决现有高压直流输电线路主保护难以响应高阻接地故障，而后备保护针对高阻接地故障响应速度过慢的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种高压直流输电线路的后备保护方法，包括：对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理得到整流侧正、负极电流及逆变侧正、负极电流；根据整流侧正极电流及逆变侧正极电流做差得到正极线路差动电流，根据整流侧负极电流及逆变侧负极电流做差得到负极线路差动电流，通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障；若判定故障位于高压直流输电线路的保护区内，通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障。优选地，所述对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理，包括：采用截止频率为0＜fc＜c/(10l)的巴特沃斯低通滤波器对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理，其中，fc表示低通滤波器的截止频率，c表示高压直流输电线路中电磁波的传播速度，l表示高压直流输电线路的线路长度。优选地，所述通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障，包括：将|idp,n(t)|＞iop＝2πklfcc0Ud作为判定高压直流输电线路的区内外故障的判据，其中，idp表示正极线路差动电流，idn表示负极线路差动电流，iop表示最小动作电流值，k表示可靠系数，c0表示线路的单位长度共模电容值，Ud表示直流额定电压，t表示时间；若故障发生后，正极线路差动电流idp与负极线路差动电流idn均未满足动作判据|idp,n(t)|＞iop，则判定故障位于高压直流输电线路的保护区外；若故障发生后，任意一极线路的差动电流idp和/或idn满足动作判据|idp,n(t)|＞iop，则判定故障位于高压直流输电线路的保护区内。优选地，所述通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障，包括：故障发生后，若判定故障为高压直流输电线路的区内故障，则计算正极线路差动电流idp和负极线路差动电流idn的差值；若正极线路差动电流idp和负极线路差动电流idn的差值满足：|idn(t)-idp(t)|≤kr|idn(t)+idp(t)|，则确定故障为双极线路故障，其中，kr表示比例系数；若正极线路差动电流idp和负极线路差动电流idn的差值满足：idn(t)-idp(t)＞kr|idn(t)+idp(t)|，则确定故障位于正极线路；若正极线路差动电流idp和负极线路差动电流idn的差值满足：idn(t)-idp(t)＜-kr|idn(t)+idp(t)|，则确定故障位于负极线路。按照本专利技术的另一方面，提供了一种高压直流输电线路的后备保护装置，包括：第一继电保护装置和第二继电保护装置；所述第一继电保护装置包括第一测量单元和第一信号处理单元，所述第二继电保护装置包括第二测量单元和第二信号处理单元；所述第一继电保护装置位于高压直流输电线路的整流侧换流器与直流线路之间，所述第二继电保护装置位于高压直流输电线路的直流线路与逆变侧换流器之间；所述第一测量单元，用于测量整流侧在各个采样时刻的电流；所述第二测量单元，用于测量逆变侧在各个采样时刻的电流；所述第一信号处理单元，用于对整流侧采样电流和逆变侧采样电流进行低通滤波处理得到整流侧正、负极电流及逆变侧正、负极电流，并根据整流侧正极电流及逆变侧正极电流做差得到正极线路差动电流，根据整流侧负极电流及逆变侧负极电流做差得到负极线路差动电流，通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障；若判定故障位于高压直流输电线路的保护区内，通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障；所述第二信号处理单元，用于对逆变侧采样电流和整流侧采样电流进行低通滤波处理得到逆变侧正、负极电流及整流侧正、负极电流，并根据整流侧正极电流及逆变侧正极电流做差得到正极线路差动电流，根据整流侧负极电流及逆变侧负极电流做差得到负极线路差动电流，通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障；若判定故障位于高压直流输电线路的保护区内，通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术利用高压直流正、负极线路两侧滤波后的电流值作差，通过与最小动作电流比较区分区内外故障，并且通过比较正、负极滤波后差流值，进一步确定故障极，与传统的高压直流线路后备差动保护方法相比，本专利技术提出的直流线路后备方法判据简单、动作速度快、可靠性高、对采样率要求低、另外受线路参数影响较小，可以大大提升保护的动作速度，可以响应高阻接地故障，因此，在实际应用中，可以取代现行的直流线路差动后备保护。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种高压直流输电系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种高压直流输电线路的后备保护方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种±800kv高压直流输电系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种高压直流输电系统整流侧交流母线发生三相短路故障(f1)时，正极和负极直流线路滤波后差动电流与最小动作电流波形图；图5是本专利技术实施例提供的一种高压直流输电系统逆变侧交流母线发生单相短路故障(f2)时，正极和负极直流线路滤波后差动电流与最小动作电流波形图；图6是本专利技术实施例提供的一种高压直流输电系统正极直流线路中点发生高阻接地故障(f3)时，正极和负极直流线路滤波后差动电流与最小动作电流波形图；其中，1是整流侧交流电源，2是整流侧交流母线，3是整流侧换流变压器，4是整流侧换流器，5是直流输电线路，6是逆变侧换流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高压直流输电线路的后备保护方法，其特征在于，包括：对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理得到整流侧正、负极电流及逆变侧正、负极电流；根据整流侧正极电流及逆变侧正极电流做差得到正极线路差动电流，根据整流侧负极电流及逆变侧负极电流做差得到负极线路差动电流，通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障；若判定故障位于高压直流输电线路的保护区内，通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障。
【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路的后备保护方法，其特征在于，包括：对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理得到整流侧正、负极电流及逆变侧正、负极电流；根据整流侧正极电流及逆变侧正极电流做差得到正极线路差动电流，根据整流侧负极电流及逆变侧负极电流做差得到负极线路差动电流，通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障；若判定故障位于高压直流输电线路的保护区内，通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理，包括：采用截止频率为0＜fc＜c/(10l)的巴特沃斯低通滤波器对高压直流输电线路整流侧和逆变侧两侧的采样电流进行低通滤波处理，其中，fc表示低通滤波器的截止频率，c表示高压直流输电线路中电磁波的传播速度，l表示高压直流输电线路的线路长度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通过比较正极线路差动电流及负极线路差动电流与最小动作电流，判定高压直流输电线路的区内外故障，包括：将|idp,n(t)|＞iop＝2πklfcc0Ud作为判定高压直流输电线路的区内外故障的判据，其中，idp表示正极线路差动电流，idn表示负极线路差动电流，iop表示最小动作电流值，k表示可靠系数，c0表示线路的单位长度共模电容值，Ud表示直流额定电压，t表示时间；若故障发生后，正极线路差动电流idp与负极线路差动电流idn均未满足动作判据|idp,n(t)|＞iop，则判定故障位于高压直流输电线路的保护区外；若故障发生后，任意一极线路的差动电流idp和/或idn满足动作判据|idp,n(t)|＞iop，则判定故障位于高压直流输电线路的保护区内。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过正极线路差动电流与负极线路差动电流的差值确定故障为正极线路故障、负极线路故障或是双极线路故障，包括：故障发生后，若判定故障为高压直流输电线路的区内故障，则计算正极线路差动电流idp和负极线路差动电流idn的差值；若正极线路差动电流id...
【专利技术属性】
技术研发人员：文明浩，郑俊超，弯丹辉，秦瑜，陈玉，王辛主，王玉玺，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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