适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法，包括：LCC端保护单元和VSC端保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电压行波信号和正、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LCC端故障极和VSC端故障极；识别出LCC端的故障极所对应的故障方向及VSC端的故障极所对应的故障方向；若LCC端的故障方向和VSC端的故障方向均为正向故障，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。

Longitudinal Traveling Wave Protection for Hybrid HVDC Transmission Lines

The invention discloses a longitudinal traveling wave protection method suitable for hybrid HVDC transmission lines, including: LCC terminal protection unit and VSC terminal protection unit respectively obtain positive and negative high frequency voltage traveling wave 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 known signal at the end. The criterion of fault pole identification identifies the fault poles of LCC and VSC terminals; identifies the fault direction corresponding to the fault poles of LCC terminals and the fault direction corresponding to the fault poles of VSC terminals; if both the fault direction of LCC terminals and the fault direction of VSC terminals are positive faults, the fault type is determined to be in-area faults; otherwise, the fault type is determined to be out-of-area faults; Corresponding 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】
适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法
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，是涉及一种适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法。
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。LCC-HVDC系统作为一种电流源型高压直流输电系统，输电容量大、输电损耗小，但应用于逆变站时存在换相失败的风险。VSC-HVDC系统作为一种电压源型高压直流输电系统，可向无源系统输电，没有换相失败风险，且可实现一定的潮流控制，但其输电容量较难提高。因此，整流侧和逆变侧分别为LCC-HVDC原理和VSC-HVDC原理的LCC-VSC-HVDC混合直流输电系统得到了广泛应用。目前，混合直流输电系统大部分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混合直流输电线路的纵联行波保护方法，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：一种适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法，所述方法包括：LCC端保护单元和VSC端保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电压行波信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述LCC端保护单元和所述VSC端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LCC端故障极和VSC端故障极；故障方向识别：所述LCC端保护单元根据识别出的所述LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值以及已知的LCC端故障方向判据，识别出LCC端的故障极所对应的故障方向；所述VSC端保护单元根据识别出的所述VSC端故障极所对应的高频电流行波的积分值以及已知的VSC端故障方向判据，识别出VSC端的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若LCC端的故障方向和VSC端的故障方向均为正向故障，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η：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η和故障极识别判据识别出故障极，故障极识别判据为：如上所述的方法，所述LCC端保护单元根据识别出的所述LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值以及已知的LCC端故障方向判据，识别出LCC端的故障极所对应的故障方向，具体包括：计算LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值E：n为采样点序号，N为数据窗长度，u(n)和i(n)分别为故障极的高频电压行波在第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；根据所述积分值E和LCC端故障方向判据，识别出LCC端的故障极所对应的故障方向，所述LCC端故障方向判据为：如上所述的方法，所述VSC端保护单元根据识别出的所述VSC端故障极所对应的高频电流行波的积分值以及已知的VSC端故障方向判据，识别出VSC端的故障极所对应的故障方向，具体包括：计算VSC端故障极所对应的高频电流行波的积分值Q：n为采样点序号，N为数据窗长度，i(n)为故障极的高频电流行波在第n采样点处的采样值；根据所述积分值Q和VSC端故障方向判据，识别出VSC端的故障极所对应的故障方向，所述VSC端故障方向判据为：如上所述的方法，所述故障类型识别的过程具体为：所述LCC端保护单元和所述VSC端保护单元交换故障方向识别结果；然后，所述LCC端保护单元和所述VSC端保护单元分别执行下述的故障类型识别：若LCC端的故障方向和VSC端的故障方向均为正向故障，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LCC端及VSC端的故障极；根据识别出的故障极及故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值可以识别出LCC端故障极所对应的故障方向；根据识别出的故障极及故障极所对应的高频电流行波可以识别出VSC端故障极所对应的故障方向；根据两端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)应用本专利技术提出的保护方法，两端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混合直流输电线路的纵联行波保护方法一个实施例的流程图；图2是图1实施例中混合直流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端保护单元的高频电压行波波形和高频电流行波波形，其中(a)为LCC端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(b)为LCC端保护单元处正、负极高频电流行波波形，(c)为VSC端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(d)为VSC端保护单元处正、负极高频电流行波波形；图4为采用图1实施例的方法在发生典型LCC端区外故障时两端保护单元的高频电压行波波形和高频电流行波波形，其中(a)为LCC端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(b)为LCC端保护单元处正、负极高频电流行波波形，(c)为VSC端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(d)为VSC端保护单元处正、负极高频电流行波波形；图5为采用图1实施例的方法在发生典型VSC端区外故障时两端保护单元的高频电压行波波形和高频电流行波波形，其中(a)为LC端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(b)为LCC端保护单元处正、负极高频电流行波波形，(c)为VS端保护单元处正、负极高频电压行波波形，(d)为VSC端保护单元处正、负极高频电流行波波形。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混合直流输电线路的纵联保护方法一个实施例的流程图。结合图2示出的混合直流输电线路网络架构图，该实施例采用下述过程实现混合直流输电线路的纵联行波保护：步骤11：LCC端保护单元和VSC端保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电压行波信号和正、负极高频电流行波信号。具体的，在图2中，LCC端保护单元通过RP单元和RN单元分别采集直流输电电路上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法，其特征在于，所述方法包括：LCC端保护单元和VSC端保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电压行波信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述LCC端保护单元和所述VSC端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LCC端故障极和VSC端故障极；故障方向识别：所述LCC端保护单元根据识别出的所述LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值以及已知的LCC端故障方向判据，识别出LCC端的故障极所对应的故障方向；所述VSC端保护单元根据识别出的所述VSC端故障极所对应的高频电流行波的积分值以及已知的VSC端故障方向判据，识别出VSC端的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若LCC端的故障方向和VSC端的故障方向均为正向故障，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】
1.一种适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法，其特征在于，所述方法包括：LCC端保护单元和VSC端保护单元分别获取所在端的输电线路上的正、负极高频电压行波信号和正、负极高频电流行波信号；故障极识别：所述LCC端保护单元和所述VSC端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LCC端故障极和VSC端故障极；故障方向识别：所述LCC端保护单元根据识别出的所述LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值以及已知的LCC端故障方向判据，识别出LCC端的故障极所对应的故障方向；所述VSC端保护单元根据识别出的所述VSC端故障极所对应的高频电流行波的积分值以及已知的VSC端故障方向判据，识别出VSC端的故障极所对应的故障方向；故障类型识别：若LCC端的故障方向和VSC端的故障方向均为正向故障，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η和故障极识别判据识别出故障极，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LCC端保护单元根据识别出的所述LCC端故障极所对应的高频电压行波采样值和高频电流行波采样值的乘积的积分值以及已知的LCC端故障方向判...

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