高压直流输电线路单端量保护方法、系统及存储介质技术方案

技术编号:26028158 阅读:34 留言:0更新日期:2020-10-23 21:05
本发明专利技术公开了一种高压直流输电线路单端量保护方法、系统及存储介质,其中方法包括以下步骤:获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析;确定检测到启动保护分析,通过小波包分解提取预设频段的电压行波和电流行波;根据所述电压行波和所述电流行波获取预设频段的卷积功率,以及基于所述卷积功率的暂态能量;根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极。本发明专利技术通过构造卷积功率,结合了电压电流的频域特征,不仅具有与行波电流相同的故障方向判别能力,且能充分利用边界元件的频率衰减特性对区内外故障进行识别,具有较高的可靠性和灵敏性,可广泛应用于高压直流线路保护领域。

【技术实现步骤摘要】
高压直流输电线路单端量保护方法、系统及存储介质
本专利技术涉及高压直流线路保护领域,尤其涉及一种高压直流输电线路单端量保护方法、系统及存储介质。
技术介绍
基于电网换相换流器(Line-CommutatedConverter,LCC)的高压直流输电系统具有建设成本低,输送距离长,输送容量大等优势,在全世界都得到了广泛的应用。然而,对于高压直流输电线路保护,其区内外故障的识别一直是工程上的一大难题。一般地,区内外故障下的行波特征差异是由直流线路边界决定的。因此,传统的行波保护主要根据换流站出口处装设平波电抗器引起的电压行波衰减,来构造基于故障行波变化率和变化量的判据,从而识别区内外故障。然而,由于长距离输电线路传播和过渡电阻也会使故障行波发生严重衰减和畸变,极大削弱了区内外故障下的故障行波差异,从而造成远端高阻区内故障和区外故障的识别困难,降低了保护的可靠性和灵敏性。针对上述问题,比较有效的解决方案是充分利用直流线路的边界特性,通过放大区内外故障的差异,提高保护的可靠性和灵敏性。现有方法主要利用行波电流的极性来识别故障方向,利用行波电压的衰减特性提高保护的耐受过渡电阻能力,利用时频分析算法放大了区内外故障的特征差异。然而,这些保护原理均基于单一故障电气量,其边界衰变特征相对简单而确定,主要差异在于所利用的单一电气量故障特征以及特征提取方法的不同。相较于基于单一电气量的识别方法,结合不同电气量构造保护判据亦是一种有效的思路。现有方法本质上还是基于暂态功率、暂态能量这些时域物理量构成判据。然而,由于这些由多个电压、电流等单一电气量构成的综合时域电气量,与其频域变换量之间在形式上并不相同,如电压电流乘积的暂态功率在频域上将表示为电压频域量和电流频域量的卷积。因此,如何充分利用各电气量的频率特征还有待进一步研究。名词解释:卷积功率:卷积功率是一种在时域上定义的故障特征量,其定义为时域电压行波与时域电流行波的卷积。根据拉普拉斯变换,在频域上,卷积功率对应为频域电压行波与频域电流行波的乘积。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术的目的是提供一种高压直流输电线路单端量保护方法、系统及存储介质。本专利技术所采用的技术方案是:一种高压直流输电线路单端量保护方法,包括以下步骤:获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析;确定检测到启动保护分析,通过小波包分解提取预设频段的电压行波和电流行波;根据所述电压行波和所述电流行波获取预设频段的卷积功率,以及基于所述卷积功率的暂态能量;根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极。进一步,所述根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极,包括:根据所述卷积功率进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障;根据所述暂态能量进行区内外故障识别,若识别结果为区内故障,执行下一步;若识别结果为区外故障,判定故障为逆变侧区外故障;根据所述暂态能量进行故障选极识别,若识别结果为正极故障,则进行正极保护动作,若识别结果为负极故障,则进行负极保护动作,若识别结果为极间故障,则进行两极保护动作。进一步,所述获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析,包括:获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量和第一预设公式判断是否启动保护分析;所述第一预设公式为:max(|ΔUa|)>kvUref(a=p,n)其中,ΔUa为极线电压变化量,Uref为额定线电压,a表示故障极,当a=p,故障极为正;当a=n,故障极为负,kv为电压波动系数。进一步,所述卷积功率通过以下公式技术获得:所述基于所述卷积功率的暂态能量通过以下公式获得:其中,N为采样点总数,X表示第X个采样点,FB表示相应频段。进一步,所述根据所述卷积功率进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障,包括:从所述卷积功率中获取低频段卷积功率,根据所述低频段卷积功率和第二预设公式进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障;所述第二预设公式为:其中,Δth1=krel.1UrefIref。Iref为额定直流电流,krel为可靠系数,LFB表示低频段。进一步,所述根据所述暂态能量进行区内外故障识别,若识别结果为区内故障,执行下一步;若识别结果为区外故障,判定故障为逆变侧区外故障,包括:从所述卷积功率中获取高频段卷积功率后,获取所述高频段卷积功率对应的暂态能量;根据获得的暂态能量和第三预设公式进行区内外故障识别,若识别结果为区内故障,执行下一步;若识别结果为区外故障,判定故障为逆变侧区外故障;所述第三预设公式为:Ea(HFB)>Δth2(a=p,n)其中,Δth2=krel.2Ef2(HFB),HFB表示高频段,Ef2(HFB)为对端平波电抗器阀侧金属性故障下的卷积功率暂态能量计算值。进一步,所述根据所述暂态能量进行故障选极识别,若识别结果为正极故障,则进行正极保护动作,若识别结果为负极故障,则进行负极保护动作,若识别结果为极间故障,则进行两极保护动作,包括:获取高频段卷积功率对应的第一暂态能量,以及获取低频段卷积功率对应的第二暂态能量;根据第一暂态能量、第一暂态能量和第四预设公式进行故障极识别,若识别结果为正极故障,则进行正极保护动作,若识别结果为负极故障,则进行负极保护动作,若识别结果为极间故障,则进行两极保护动作;所述第四预设公式为:其中,Δth3=krel.3min(Ep(LFB))。本专利技术所采用的另一技术方案是:一种高压直流输电线路单端量保护系统,包括:启动模块,用于获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析;分解模块,用于确定检测到启动保护分析,通过小波包分解提取预设频段的电压行波和电流行波;计算模块,用于根据所述电压行波和所述电流行波获取预设频段的卷积功率,以及基于所述卷积功率的暂态能量;识别模块,用于根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极。本专利技术所采用的另一技术方案是:一种高压直流输电线路单端量保护系统,包括:至少一个处理器;至少一个存储器,用于存储至少一个程序;当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现上所述方法。本专利技术所采用的另一技术方案是:一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。本专利技术的有益效果是:本专利技术构造本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,包括以下步骤:/n获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析;/n确定检测到启动保护分析,通过小波包分解提取预设频段的电压行波和电流行波;/n根据所述电压行波和所述电流行波获取预设频段的卷积功率,以及基于所述卷积功率的暂态能量;/n根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析;
确定检测到启动保护分析,通过小波包分解提取预设频段的电压行波和电流行波;
根据所述电压行波和所述电流行波获取预设频段的卷积功率,以及基于所述卷积功率的暂态能量;
根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极。


2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,所述根据所述卷积功率和所述暂态能量识别故障方向、区内外故障以及故障选极,包括:
根据所述卷积功率进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障;
根据所述暂态能量进行区内外故障识别,若识别结果为区内故障,执行下一步;若识别结果为区外故障,判定故障为逆变侧区外故障;
根据所述暂态能量进行故障选极识别,若识别结果为正极故障,则进行正极保护动作,若识别结果为负极故障,则进行负极保护动作,若识别结果为极间故障,则进行两极保护动作。


3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,所述获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量判断是否启动保护分析,包括:
获取保护测点的极线电压变化量,根据所述极线电压变化量和第一预设公式判断是否启动保护分析;
所述第一预设公式为:
max(|ΔUa|)>kvUref(a=p,n)
其中,ΔUa为极线电压变化量,Uref为额定线电压,a表示故障极,当a=p,故障极为正;当a=n,故障极为负,kv为电压波动系数。


4.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,所述卷积功率通过以下公式技术获得:



所述基于所述卷积功率的暂态能量通过以下公式获得:



其中,N为采样点总数,X表示第X个采样点,FB表示相应频段。


5.根据权利要求2所述的一种高压直流输电线路单端量保护方法,其特征在于,所述根据所述卷积功率进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障,包括:
从所述卷积功率中获取低频段卷积功率,根据所述低频段卷积功率和第二预设公式进行故障方向识别,若识别结果为正向故障,执行下一步;若识别结果为反向故障,判定故障为整流侧区外故障;
所述第二预设公式为:



其中,Δth1=krel.1UrefIref。Iref为额定直流电流...

【专利技术属性】
技术研发人员:李海锋陈鑫全梁远升
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1