基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法，测量直流输电线路正极和负极电压，计算线模、零模电压故障分量；低电压判据启动保护，记录保护启动时间；保护启动后，根据线模电压故障分量变化率的符号改变标定线模电压故障分量到达第一个极值时的时间；利用获得的线模电压故障分量达到第一个极值时的时间和保护启动时间，求出故障电压的首极值时间；判断电压首极值时间是否满足保护判据，实现直流线路故障的区内外判别。当判断为区内故障，利用零模电压进行故障选极。本发明专利技术利用电压首极值时间构造保护，具有高速动性，高可靠性，高灵敏度。

Ultra high speed protection system and method of DC transmission line based on voltage head time

【技术实现步骤摘要】
基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法
本专利技术属于电力系统继电保护
，具体涉及一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法。
技术介绍
直流输电，尤其是柔性直流电网，对继电保护的动作时间、选择性、灵敏度和可靠性均提出非常高的要求。适用于不同换流器类型直流输电系统的直流线路超高速保护成为目前研究的重点。实际投入运行的直流输电工程中，线路保护存在速动性差、可靠性低、灵敏度低等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法，提高了现有直流保护的性能，满足直流输电线路对继电保护四性的要求。本专利技术采用以下技术方案：基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护方法，包括以下步骤：S1、测量直流输电线路正极和负极电压，计算线模、零模电压故障分量；S2、低电压判据启动保护，记录保护启动时间；S3、保护启动后，根据步骤S1获得的线模电压故障分量变化率的符号改变标定线模电压故障分量到达第一个极值时的时间；S4、根据步骤S3获得的线模电压故障分量达到第一个极值时的时间和步骤S2获得的保护启动时间，确定故障电压的首极值时间；S5、判断步骤S4得到的故障电压首极值时间是否满足保护判据，实现直流线路故障的区内外判别。具体的，步骤S1中，线模、零模电压故障分量Δu1和u0计算如下：其中，up为保护安装处测得的正极电压，un为保护安装处测得的负极电压，upN为直流线路正极额定电压，unN为直流线路负极额定电压。具体的，步骤S2中，当Δu1＜uset时，保护启动，记下保护启动时间t0；uset为启动元件整定值，按照躲过正常工作状态下双极直流系统的最大不平衡电压进行整定。具体的，步骤S3中，线模电压故障分量达到第一个极值时的时间的计算方法为：其中，Ts为采样间隔，当满足以上关系时，线模电压故障分量到达第一个极值时的时间为t1。具体的，步骤S4中，电压首极值时间tp为：tp＝t1-t0其中，t1为线模电压故障分量到达第一个极值时的时间，t0为保护启动时间。具体的，步骤S5中，保护判据为：tp＜tset＝krelmax{tin}其中，tset是保护整定值，krel是可靠系数，tin是区内故障时的电压首极值时间。具体的，当步骤S5中判断为区内故障的情况，利用零模电压进行故障选极。进一步的，若u0＞u0set，则为负极故障，若u0＜-u0set，则为正极故障，若-u0set＜u0＜u0set，则为双极故障。本专利技术的另一个技术方案是，一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统，利用所述的方法，包括：电压采样处理模块，测量直流输电线路保护安装处的电压；保护启动模块，启动保护并标定启动时刻t0；计算模块，计算保护安装处的线模、零模电压故障分量；计算线模电压故障分量首极值时间tp；保护模块，根据计算模块的结果确定是否进行保护动作；选极模块，根据零模电压选故障极。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术基于电压首极值时间的直流输电线路超高速保护方法，构造保护判据的电压首极值时间不受过渡电阻影响，因而保护方法理论上不存在低灵敏度问题，在高过渡电阻故障发生时具有高灵敏度。此外，本专利技术基于线路参数和线路边界，在直流输电系统不同的换流器拓扑结构下仍适用。进一步的，通过计算出保护安装处线模电压、零模电压故障分量，为保护计算和故障选极做准备。进一步的，通过步骤S2和S3，计算步骤S4中电压首极值时间，利用电压首极值时间可实现直流输电线路区内、外故障的快速、高灵敏度判别。综上所述，本专利技术利用电压首极值时间构造保护方法和保护装置，方法和装置具有高速动性，高可靠性，高灵敏度。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为±400kV柔性直流电网示意图；图2为保护流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法，采用利用线模电压故障分量首极值时间构造保护判据，根据零模电压判断故障极。请参阅图2，本专利技术一种基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护系统及方法，包括以下步骤：S1、测量直流输电线路正极和负极电压，计算线模、零模电压故障分量；线模、零模电压故障分量计算如下：其中，up为保护安装处测得的正极电压，un为保护安装处测得的负极电压，upN为直流线路正极额定电压，unN为直流线路负极额定电压。S2、低电压判据启动保护，记录保护启动时间；当Δu1<uset，保护启动，记下保护启动时间t0；uset为启动元件整定值，按照躲过正常工作状态下双极直流系统的最大不平衡电压整定。S3、保护启动后，根据线模电压故障分量变化率的符号改变标定线模电压故障分量到达第一个极值时的时间；线模电压故障分量达到第一个极值时的时间的计算方法为：其中，Ts为采样间隔。当上式满足时，线模电压故障分量到达第一个极值时的时间为t1。S4、利用步骤S3获得的线模电压故障分量达到第一个极值时的时间和步骤S2获得的保护启动时间，求出故障电压的首极值时间；电压首极值时间为tp＝t1-t0。S5、判断步骤S4得到的电压首极值时间是否满足保护判据，实现直流线路故障的区内外判别。保护判据为：tp＜tset＝krelmax{tin}(3)其中，tset是保护整定值，krel是可靠系数，可取1.2-1.5，tin是区内故障时的电压首极值时间。S6、对于步骤S5中判断为区内故障的情况，利用零模电压进行故障选极。若u0>u0set，则为负极故障，若u0<-u0set，则为正极故障，若-u0set<u0<u0set，则为双极故障。其中，u0set按躲过双极直流系统故障后可能出现的最大不平衡电压整定。一种基于电压首极值时间的直流输电线路超高速保护装置，利用基于电压首极值时间的直流输电线路超高速保护方法，包括电压采样处理模块、保护启动模块、计算模块、保护模块和选极模块。电压采样处理模块，测量直流输电线路保护安装处的电压；保护启动模块，启动保护并标定启动时刻t0；计算模块，计算保护安装处的线模、零模电压故障分量；计算线模电压故障分量首极值时间tp；保护模块，根据计算模块的结果确定是否进行保护动作。选极模块，根据零模电压选故障极。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、测量直流输电线路正极和负极电压，计算线模、零模电压故障分量；/nS2、低电压判据启动保护，记录保护启动时间；/nS3、保护启动后，根据步骤S1获得的线模电压故障分量变化率的符号改变标定线模电压故障分量到达第一个极值时的时间；/nS4、根据步骤S3获得的线模电压故障分量达到第一个极值时的时间和步骤S2获得的保护启动时间，确定故障电压的首极值时间；/nS5、判断步骤S4得到的故障电压首极值时间是否满足保护判据，实现直流线路故障的区内外判别。/n

【技术特征摘要】
1.基于电压首极值时间的直流输电线超高速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、测量直流输电线路正极和负极电压，计算线模、零模电压故障分量；
S2、低电压判据启动保护，记录保护启动时间；
S3、保护启动后，根据步骤S1获得的线模电压故障分量变化率的符号改变标定线模电压故障分量到达第一个极值时的时间；
S4、根据步骤S3获得的线模电压故障分量达到第一个极值时的时间和步骤S2获得的保护启动时间，确定故障电压的首极值时间；
S5、判断步骤S4得到的故障电压首极值时间是否满足保护判据，实现直流线路故障的区内外判别。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，线模、零模电压故障分量Δu1和u0计算如下：






其中，up为保护安装处测得的正极电压，un为保护安装处测得的负极电压，upN为直流线路正极额定电压，unN为直流线路负极额定电压。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，当Δu1＜uset时，保护启动，记下保护启动时间t0；uset为启动元件整定值，按照躲过正常工作状态下双极直流系统的最大不平衡电压进行整定。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，线模电压故障分量达到第一个极值时的时间的计算方法为：



其中，Ts...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国兵，张晨浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61