适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于LCC‑HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法，包括下述步骤：获取三相高频电流行波的采样信号，判断所述采样信号是否满足已知的保护启动条件；在满足所述保护启动条件时，启动近逆变侧保护单元和远逆变侧保护单元；基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取两端保护单元在故障发生时刻前、后的工频电流积分值，确定近逆变侧状态值和远逆变侧状态值；根据所述近逆变侧状态值和所述远逆变侧状态值确定故障类型，根据所述故障类型执行对应的保护。应用本发明专利技术，可靠性高、适应性强。

Longitudinal Protection Method for LCC-HVDC Inverter Side AC Line

The invention discloses a longitudinal protection method suitable for LCC HVDC inverting side AC lines, which comprises the following steps: acquiring the sampling signal of three-phase high frequency current traveling wave, judging whether the sampling signal satisfies the known protection starting condition; starting the near inverting side protection unit and the far inverting side protection unit when the protection starting condition is satisfied; and based on narrow bandpass filter; And empirical mode decomposition algorithm, respectively, obtains the power frequency current integral values of the protection units at both ends before and after the fault occurrence time, determines the state values of the near-inverting side and the far-inverting side, determines the fault type according to the state values of the near-inverting side and the far-inverting side, and executes the corresponding protection according to the fault type. The application of the invention has high reliability and strong adaptability.

【技术实现步骤摘要】
适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法
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LCC-HVDC(电流源型高压直流输电)逆变侧交流线路的纵联保护方法。
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、输电效率高的特点的大容量交直流混联系统大量建设，LCC-HVDC作为一种电流源型高压直流输电系统，被广泛应用。对于LCC-HVDC，受制于其逆变站的特殊结构和控制策略，其正常运行易受到逆变侧交流线路故障的影响。一般情况下，故障后存在三种不同的运行状态：无换相失败状态、单次换相失败状态和连续换相失败状态。同时，作为输电线路主保护，电流纵联差动保护方法和方向纵联保护方法在逆变侧交流输电线路上已经得到了广泛的应用。然而，故障发生后，逆变站三种不同的运行状态会对逆变侧电流和电压产生影响，导致其产生与纯交流系统完全不同的故障特性，导致电流纵联差动保护方法和方向纵联保护方法应用于LCC-HVDC时可靠性差。以逆变侧单出线结构为例，发生区内故障时，电流纵联差动保护方法制动量远大于动作量，无法准确地识别出故障，进而导致保护出现拒动。而对于方向纵联保护方法，发生区内故障时，靠近逆变站一侧保护安装处的故障方向误判为反向，也会出现拒动问题。因此亟需提出适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法，解决现有保护方法可靠性低的问题。一种适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法，包括下述步骤：获取三相高频电流行波的采样信号，判断所述采样信号是否满足已知的保护启动条件；在判定所述采样信号满足所述保护启动条件时，启动近逆变侧保护单元和远逆变侧保护单元，同时，将所述采样信号满足所述保护启动条件的时刻标定为故障发生时刻；所述近逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定近逆变侧状态值；所述远逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定远逆变侧状态值；根据所述近逆变侧状态值和所述远逆变侧状态值确定故障类型，根据所述故障类型执行对应的保护。如上所述的方法，所述保护启动条件为：或其中，N为采样点个数，i(t)为t时刻的三相高频电流行波采样信号，i(t-1)为(t-1)时刻的三相高频电流行波采样信号，Ithr和ΔIthr分别为门槛值。如上所述的方法，所述基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定近逆变侧状态值，具体包括：基于狭窄带通滤波器，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流信号；利用经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前的工频电流信号的电流积分值IBEF1和故障发生时刻后的工频电流信号的电流积分值IAFT1；若IBEF1＜IAFT1，确定所述近逆变侧状态值为R1_s＝1；若IBEF1≥IAFT1，确定所述近逆变侧状态值为R1_s＝0；所述基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定远逆变侧状态值，具体包括：基于狭窄带通滤波器，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流信号；利用经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前的工频电流信号的电流积分值IBEF2和故障发生时刻后的工频电流信号的电流积分值IAFT2；若IBEF2＜IAFT2，确定所述远逆变侧状态值为R2_s＝1；若IBEF2≥IAFT2，确定所述远逆变侧状态值为R2_s＝0。如上所述的方法，所述狭窄带通滤波器的差分方程算法为：y(n)＝0.0128x(n)-0.0128x(n-2)+1.9679y(n-1)-0.9742y(n-2)；x(n)和x(n-2)分别为第n和第(n-2)采样点处的采样信号，y(n)、y(n-1)和y(n-2)分别为第n、第(n-1)和第(n-2)采样点处的滤波值。如上所述的方法，所述利用经验模态分解算法，计算所述工频电流信号的电流积分值，具体包括：(a)、计算工频电流信号S(n)的下包络线E_(n)和上包络线E+(n)，并计算出均值M(n)：(b)、基于S(n)和M(n)，定义：H1(n)＝S(n)-M(n)；(c)、检测是否满足以下条件：k为循环次数，ε为门槛值；如果满足，则取瞬时电流幅值A(n)为：否则，返回(a)；(d)计算故障发生时刻前的工频电流信号的电流积分值IBEF和故障发生时刻后的工频电流信号的电流积分值IAFT：其中，m为采样点，ABEF和AAFT分别为故障前和故障后的瞬时电流幅值，M为数据窗长度。如上所述的方法，所述根据所述近逆变侧状态值和所述远逆变侧状态值确定故障类型，具体包括：计算所述近逆变侧状态值R1_s与所述远逆变侧状态值R2_s之和：R1_s+R2_s；若R1_s+R2_s＝1，确定故障类型为区内故障；若R1_s+R2_s＝0或R1_s+R2_s＝2，确定故障类型为区外故障。如上所述的方法，所述根据所述故障类型执行对应的保护，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。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：与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：(1)本专利技术只利用了线路两端保护单元处的工频电流信号即可判别区内、外故障，可较好适用于LCC-HVDC逆变侧单交流出线结构，有效解决了传统方向纵联保护方法和电流纵联差动保护方法难以有效识别故障类型的问题；(2)传统基于工频量的保护方法一般采用全波或半波傅里叶算法来获取工频电压和电流，而傅里叶算法容易受到衰减直流分量和高频分量的影响，进一步导致保护可靠性降低；而本专利技术采用狭窄带通滤波器和经验模态分解算法相结合的方法获取工频电流积分值，显著提高了保护可靠性；(3)本专利技术提出的保护方法中，两端保护单元无需时间同步，也无需交换大量的采样数据，仅需状态值，通信通道的数据传输压力小，保护方法更易于实现；(4)本专利技术提出的保护方法可靠性高，在一定程度上可提高交直流混联电网的稳定性。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LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法一个实施例的流程图；图2是图1实施例中LCC-HVDC网络架构图；图3是图1实施例中典型区内故障时两端保护单元工频电流、瞬时电流幅值波形，其中(a)和(b)分别为无换相失败时近逆变侧保护单元R1和远逆变侧保护单元R2处工频电流、瞬时电流幅值波形，(c)和(d)分别为单次换相失败时R1和R2处工频电流、瞬时电流幅值波形，(e)和(f)分别为连续换相失败时R1和R2处工频电流、瞬时电流幅值波形；图4为本专利技术实施例中典型区外故障时两端保护单元工频电流、瞬时电流幅值波形，其中(a)和(b)分别为无换相失败时R1和R2处工频电流、瞬时电流幅值波形，(c)和(d)分别为单次换相失败时R1和R2处工频电流、瞬时电流幅值波形，(e)和(f)分别为连续换相失败时R1和R2处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于LCC‑HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：获取三相高频电流行波的采样信号，判断所述采样信号是否满足已知的保护启动条件；在判定所述采样信号满足所述保护启动条件时，启动近逆变侧保护单元和远逆变侧保护单元，同时，将所述采样信号满足所述保护启动条件的时刻标定为故障发生时刻；所述近逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定近逆变侧状态值；所述远逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定远逆变侧状态值；根据所述近逆变侧状态值和所述远逆变侧状态值确定故障类型，根据所述故障类型执行对应的保护。

【技术特征摘要】
1.一种适用于LCC-HVDC逆变侧交流线路的纵联保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：获取三相高频电流行波的采样信号，判断所述采样信号是否满足已知的保护启动条件；在判定所述采样信号满足所述保护启动条件时，启动近逆变侧保护单元和远逆变侧保护单元，同时，将所述采样信号满足所述保护启动条件的时刻标定为故障发生时刻；所述近逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定近逆变侧状态值；所述远逆变侧保护单元基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定远逆变侧状态值；根据所述近逆变侧状态值和所述远逆变侧状态值确定故障类型，根据所述故障类型执行对应的保护。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护启动条件为：或其中，N为采样点个数，i(t)为t时刻的三相高频电流行波采样信号，i(t-1)为(t-1)时刻的三相高频电流行波采样信号，Ithr和ΔIthr分别为门槛值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定近逆变侧状态值，具体包括：基于狭窄带通滤波器，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流信号；利用经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前的工频电流信号的电流积分值IBEF1和故障发生时刻后的工频电流信号的电流积分值IAFT1；若IBEF1＜IAFT1，确定所述近逆变侧状态值为R1_s＝1；若IBEF1≥IAFT1，确定所述近逆变侧状态值为R1_s＝0；所述基于狭窄带通滤波器和经验模态分解算法，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流积分值，根据两个电流积分值确定远逆变侧状态值，具体包括：基于狭窄带通滤波器，分别获取故障发生时刻前、后的工频电流信号；利用经验模态分解算法，分别计算故障发生时刻前的工频电流信号...

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