一种基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法，首先采集直流滤波器首端和尾端的电流互感器的电流，然后分别提取两者的12次谐波电流，最后计算出谐波电流比值。当直流滤波器发生接地故障后，谐波电流比值将会发生变化，若谐波电流比值大于保护阈值，判定直流滤波器发生接地故障；否则，判定直流滤波器正常运行。该方法可准确识别整个直流滤波器的接地故障，同时该方法不受区外直流母线故障和直流滤波器首尾两端电流互感器暂态特性不一致的影响，具有较强的耐接地电阻能力，且不受直流滤波器结构的影响。且不受直流滤波器结构的影响。且不受直流滤波器结构的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法


[0001]本专利技术涉及高压直流输电
，特别是一种基于谐波电流比值的双调谐直流滤波器接地故障识别方法。

技术介绍

[0002]高压直流输电(High Voltage Direct Current，HVDC)技术具有线路成本低、传输功率时线路损耗低、调节速度快、长距离大容量输电等优点，在我国电网中的重要性日趋显著。由于换流器在工作过程中会在直流侧产生特征谐波，产生干扰邻近通信系统和降低电网供电质量等不利影响。因此，在直流高压母线和中性母线之间需要安装直流滤波器来滤除直流侧的特征谐波。与单调谐滤波器相比，双调谐直流滤波器可以同时滤除两个频率的谐波，具有占地面积小和经济效益高的优点。目前国内高压直流输电工程大多使用的是双调谐直流滤波器，如葛南工程、天广工程以及三峡工程。但近年来，高压直流输电工程中直流滤波器故障现象频发。当直流滤波器发生接地故障后，轻则影响直流滤波器的滤波效果，重则造成过电压或过电流从而损坏直流滤波器，甚至引起直流输电系统停极，以上后果均危及了电网的安全稳定运行。
[0003]在已投运的高压直流输电系统中，直流滤波器接地故障属于直流滤波器差动保护的保护范围，该保护利用直流滤波器的首端电流和尾端电流的差值来检测直流滤波器是否发生了接地故障。现有直流滤波器差动保护有两种，一种是以直流滤波器首尾两端全电流作为保护量的差动保护；另一种是以直流滤波器首尾两端调谐频次电流作为保护量的差动保护。差动保护采用直流滤波器首、尾两端的全电流或调谐频次电流进行矢量相减，再求其有效值进行故障判别。然而，在直流线路故障条件下，若直流滤波器首尾两端电流互感器暂态特性不一致，电流之间存在相位差，可能使差动电流增大，导致差动保护误动。
[0004]中国专利技术公开了“一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法”(CN2013100400781)；通过采集输电线路电压互感器和电流互感器处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零度电流采样值，对微分方程进行零分离处理，利用三个相邻采样时刻的上述4种采样值直接计算得到各采样时刻的接地故障点电压暂态值，从而实现线路故障暂态过程的安全监测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种不受区外直流母线故障的影响，不受直流滤波器结构的影响，不受电流互感器暂态特性不一致的影响，而能准确识别直流滤波器任意位置接地故障的基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：一种基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法，其步骤为：
[0007]A、数据采集
[0008]以采样频率f＝10kHz实时采集电流数据：实时采集双调谐直流滤波器首端的电流
互感器CT1测得的滤波器电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端的电流互感器CT2测得的滤波器电流i2(t)，其中t为采样时刻；
[0009]B、数据处理
[0010]使用傅里叶变换分别提取双调谐直流滤波器首端电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端电流i2(t)的12次谐波电流i
112
和i
212
，其中i
112
为双调谐直流滤波器首端的12次谐波电流，i
212
为双调谐直流滤波器尾端的12次谐波电流；
[0011]C、谐波电流比值计算
[0012]对B步得到的双调谐直流滤波器首端和尾端12次谐波电流做比值处理，计算出谐波电流比值K
i
，
[0013]D、直流滤波器接地故障识别
[0014]将双调谐直流滤波器的12次谐波电流比值K
i
与设定的保护阈值K
set
进行比较，若K
i
>KK
r
＝K
set
，则判定直流滤波器发生了接地故障；否则判定直流滤波器没有发生接地故障。
[0015]所述步骤D中直流滤波器未发生接地故障时的谐波电流比值K为1，设定的可靠系数K
r
取值为1.2，因此设定的保护阈值K
set
取值为1.2。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]一、故障识别可靠性高。本专利技术使用傅里叶变换提取直流滤波器首端和尾端的12次谐波电流，计算出谐波电流比值K
i
。在直流滤波器发生接地故障前后，谐波电流比值K
i
存在差异。直流滤波器故障后谐波电流比值K
i
将大于保护阈值K
set
。本专利技术可准确识别直流滤波器任意位置的接地故障，同时本专利技术不受区外直流母线故障的影响，具有较强的耐接地电阻能力，且不受直流滤波器结构的影响。基于此，本专利技术能对直流滤波器接地故障进行准确识别并提供可靠的保护，有利于电网的正常运行。
[0018]二、不受电流互感器暂态特性不一致的影响。现有直流滤波器差动保护受电流互感器暂态特性不一致的影响，可能会发生误动。本专利技术采集直流滤波器的首端电流和尾端电流，然后分别提取两者的12次谐波电流，最后将两者的谐波电流幅值做比值处理。在直流线路故障条件下，若直流滤波器首端电流和尾端电流之间存在相位差，且幅值存在测量误差时，谐波电流比值K
i
始终为1左右，小于保护阈值K
set
，保护不会误动。
[0019]本专利技术能够可靠准确地识别直流滤波器是否发生了接地故障，为双调谐直流滤波器接地故障提供了可靠的保护。
附图说明
[0020]图1为本专利技术仿真实验中的双调谐直流滤波器结构和接地故障位置示意图。
[0021]图2为本专利技术仿真实验中工况1的高压电容器上桥臂接地故障时的谐波电流比值。
[0022]图3为本专利技术仿真实验中工况1的高压电容器下桥臂接地故障时的谐波电流比值。
[0023]图4为本专利技术仿真实验中工况1的低压调谐区接地故障时的谐波电流比值。
[0024]图5为本专利技术仿真实验中工况1的直流母线接地故障时的谐波电流比值。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。
[0026]实施例
[0027]本专利技术的具体实施方式是一种基于谐波电流的直流滤波器接地故障识别方法，其步骤为：
[0028]A、数据采集
[0029]以采样频率f＝10kHz实时采集电流数据：实时采集双调谐直流滤波器首端的电流互感器CT1测得的滤波器电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端的电流互感器CT2测得的滤波器电流i2(t)，其中t为采样时刻；
[0030]B、数据处理
[0031]使用傅里叶变换分别提取双调谐直流滤波器首端电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端电流i2(t)的12次谐波电流i
112
和i
212
，其中i
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波电流比值的直流滤波器接地故障识别方法，其步骤为：A、数据采集以采样频率f＝10kHz实时采集电流数据：实时采集双调谐直流滤波器首端的电流互感器CT1测得的滤波器电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端的电流互感器CT2测得的滤波器电流i2(t)，其中t为采样时刻；B、数据处理使用傅里叶变换分别提取双调谐直流滤波器首端电流i1(t)和双调谐直流滤波器尾端电流i2(t)的12次谐波电流i
112
和i
212
，其中i
112
为双调谐直流滤波器首端的12次谐波电流，i
212
为双调谐直流滤波器尾端的12次谐波电流；C、谐波电流比值计算对B步得到的双调谐直流滤波器首端和尾端12次谐波电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：林圣，许丽娟，牟大林，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：