一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，通过获取逆变侧换流母线三相电压和逆变侧区外各线路三相电流的故障分量计算各线路的电流前行波与电流反行波，而后计算各线路电流前行波与电流反行波在故障后时间窗Td内的幅值积分比值的最小值λmin，若λmin小于1.5，则判断发生的故障为逆变站区外故障，否则判断发生的故障为逆变侧区内故障。本发明专利技术适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具有较高的普适应，且本发明专利技术可为逆变站保护赋予对逆变站区内外故障的辨识能力，具有较高的工程应用前景。

A Method for Fault Recognition in and Outside Inverter Station of HVDC System

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法
本专利技术涉及电力系统故障识别
，具体地，涉及一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法。
技术介绍
高压直流输电系统输电容量大、输电距离远、传输损耗低，因此在我国电力格局中占据着越来越重要的地位。高压直流输电的基本原理是：在高压直流输电系统的送电端通过整流站进行整流，将三相交流电转换为直流电，电能经过高压直流输电线路传输，在高压直流输电系统的受电端通过逆变站进行逆变，将直流电转换为三相交流电，电能则通过逆变站区外的多条线路输送给与其连接的电网或电站。为了防止在整流站和逆变站区内发生故障时整流站和逆变站设备损坏，实际工程为整流站和逆变站配置了多类保护，然而实际工程运行经验表明，整流站和逆变站的保护尤其是逆变站的部分保护缺乏对区内外故障的辨识能力。如在逆变站区外的线路发生故障时，逆变站的低直流电压保护、100Hz保护等保护会出现误动作，导致高压直流输电系统误停运，中断功率的传输，甚至影响交流电网的安全稳定。因此有必要引入一种高压直流输电系统逆变站区内外故障的识别方法，为逆变站保护赋予对逆变站区内外故障的辨识能力，为提高逆变站保护的可靠性提供基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具体实现步骤为：A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln在5kH频率的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波以及电流反行波E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin＝min(λ1,λ2,…,λn)；G、判断λmin<1×krel(krel为可靠系数)是否成立，若是，判断发生的故障为逆变站区外故障，若否，判断发生的故障为逆变站区内故障。本专利技术对uA、uB、uC以及iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的采样频率为100kHz，时间窗Td＝0.5ms，可靠系数krel为1.5。本专利技术的有益效果是：一、本专利技术可实现对逆变站区内外故障的识别，为逆变站保护赋予对区内外故障的辨识能力，为提高逆变站保护的可靠性提供了基础。二、本专利技术利用逆变站换流母线M的电压测点VT以及逆变站区外线路L1，L2，…，Ln首端电流测点CT1、CT2，…，CTn的信号实现逆变站区内外故障的识别，各测点距离逆变站的控制保护系统较近，无需依赖长距离通信汇总采集到的信号数据。三、本专利技术仅需要故障后0.5ms的信号，对逆变站区内外故障识别的速动性较强。四、本专利技术利用故障后0.5ms的信号计算线路L1，L2，…，Ln的电流前行波与电流反行波，根据电流前行波与电流反行波波速接近光速可知，本专利技术适应于L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流工程，即无论逆站区外具有多少条线路，只要dmin大于75km，本专利技术均适用，可适用于大部分的高压直流输电工程，即本专利技术具有较高的普适应性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1为高压直流输电系统逆变站区内外故障分布示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。实施例一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，适用于高压直流输电系统逆变站区外线路L1，L2，…，Ln的最小长度dmin在75km以上的高压直流输电工程，具体实现步骤为：A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln在5kH频率的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波以及电流反行波E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin＝min(λ1,λ2,…,λn)；G、判断λmin<1×krel(krel为可靠系数)是否成立，若是，判断发生的故障为逆变站区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，所述方法包括：A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电系统逆变站区内外故障识别方法，其特征在于，所述方法包括：A、实时获取电压测点VT测量的逆变站换流母线M处的三相电压信号uA、uB、uC以及电流测点CT1、CT2，…，CTn测量的线路L1，L2，…，Ln首端三相电流信号iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn；计算uA、uB、uC的故障分量ΔuA、ΔuB、ΔuC，计算iA1、iB1、iC1，iA2、iB2、iC2，…，iAn、iBn、iCn的故障分量ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn；计算ΔuA、ΔuB、ΔuC的最大值Δumax＝max(ΔuA,ΔuB,ΔuC)；计算故障启动电压其中n＝1为第1个采样点，n＝5为第5个采样点；B、判断uh＞0.02×U是否成立，若否，则返回第A步，若是，则判断高压直流输电系统发生了故障，记录此时为故障时刻t0，并进入第C步工作；其中U为逆变站换流母线M处相电压的额定值；C、基于ΔuA、ΔuB、ΔuC在故障后即t0时刻后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到其线模分量Δu；基于ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1，ΔiA2、ΔiB2、ΔiC2，…，ΔiAn、ΔiBn、ΔiCn在故障后时间窗Td内的数据进行Clark变换得到相应的线模分量Δi1，Δi2，…，Δin；D、利用Δu，Δi1，Δi2，…，Δin以及线路L1，L2，…，Ln的线模波阻抗ZL计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波以及电流反行波；E、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波的幅值积分比值；F、计算线路L1，L2，…，Ln首端电流前行波与电流反行波幅值积分比值的最小值λmin；G、判断λmin<1×krel是否成立，若是，则判断发生的故障为逆变站区外故障；若否，则判断发生的故障为逆变站区内故障，krel为可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小鹏，林圣，张海强，李世龙，罗荣森，孙永超，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51