一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法及系统，方法包括：当继电保护检测到直流滤波器失谐后，故障录波器会进行故障录波并产生录波文件，根据录波文件中直流滤波器相关的录波数据，计算失谐后各并联支路的谐波电流比，并通过判断其是否超出对应的阈值，即可确定失谐元件所处的并联支路，最后通过计算理论和实际的谐波阻抗偏移量误差即可定位到失谐元件。本发明专利技术解决了现有技术针对阻尼型双调谐直流滤波器中的失谐故障元件的故障检测效率低及准确率低的技术问题。障检测效率低及准确率低的技术问题。障检测效率低及准确率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及高压直流输电系统控制保护
，具体涉及一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国特高压直流输电(UHVDC)工程发展迅速。在UHVDC系统中，换流站作为一种大功率、非线性电力变换设备，其其大功率晶闸管的非线性开关动作在直流系统及其所连接的交流系统中产生大量的谐波，目前抑制直流系统谐波的方法主要是装设无源型直流滤波器。常见的无源滤波器有单调谐滤波器、双调谐滤波器、三调谐滤波器以及高通滤波器等，其中，双调谐滤波器具有良好的滤波特性和经济特性，在 UHVDC系统中得到广泛应用。
[0003]阻尼式双调谐滤波器包括串联的高压电容器C1，并联连接的R1和L1，并联连接的 R2、L2和C2，如图1所示，在调谐频率处滤波器呈现低阻抗，谐波电流经由滤波器通道滤除。在UHVDC运行过程中，由于温度变化或直流滤波器元件老化所导致的滤波器元件参数变化均会造成滤波器的调谐特性发生变化，使得实际谐振频率偏离设定值，从而影响滤波器的滤波器效果，进而影响系统的正常运行。当滤波器元件参数超出允许的变化范围时，失谐保护将动作。为定位出滤波器中参数发生微变的元件，在失谐保护动作后，仍需要对滤波器中所有的元件进行检测，工作量大且较繁琐。由于在实际工程中滤波器单一元件参数微变的概率最大，因此，直流滤波器中的单一元件参数渐变引起失谐故障，如果在滤波器失谐保护动作的同时，能够快速准确地实现故障元件检测，将大大缩短滤波器修复时间，提高其可用度。
[0004]然而，目前绝大部分的研究只关注于高压电容器C1的故障的检测，已有的基于粗糙集的故障定位依赖于样本集的选取及属性空间的划分，算法复杂，不易于工程实现；基于阻抗偏移量比值的检测方法适用于三调谐滤波器，但由于双调谐滤波器调谐点处阻抗偏移量差距不大，会出现比值重合的情况，不能准确识别。专利公开号为 CN102401866B的文献《一种三调谐直流滤波器失谐故障元件检测方法》主要包括以下步骤：首先计算所述三调谐滤波器的谐波阻抗偏移量比值；再根据设定的偏移量比值范围和失谐后的谐波阻抗特性判断出失谐元件。因此，需要提出一种算法简单，应用可靠的双调谐滤波器故障定位方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是阻尼型双调谐直流滤波器中的失谐故障元件的故障检测效率低及准确率低的问题。
[0006]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法包括：
[0007]S1、比较相邻的两个极上的尾端谐波电流大小，以判断直流滤波器是否发生失谐，据以生成COMTRADE故障录波文件，从所述COMTRADE故障录波文件中截取得到录波数据；
[0008]S2、对所述录波数据进行异常检测与修复，根据所述录波数据计算并联元件R1/L1、 R2/L2、R2/C2的谐波电流比，判断并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2的电流比是否超出预置阈值，所述步骤S2包括：
[0009]S21、收集失谐后流经R1、R2、L1、L2、C2的电流瞬时值数据，选择n处不同的时间点，通过傅里叶分解得到m次谐波电流值，据以利用预置逻辑计算电流瞬时值数据，以得到在n个所述时间点的所述谐波电流比；
[0010]S22、确定所述并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2谐波电流比阈值；
[0011]S23、判断所述并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2的电流比是否超出谐波电流比阈值；
[0012]S3、若R1/L1电流比超出所述预置阈值，根据所述R1/L1谐波电流比计算R1、L1对应的变化量，计算R1、L1在所述相应变化量下的谐波阻抗偏移量误差，据以确定R1/L1中的故障元件，所述步骤S3包括：
[0013]S31、根据所述谐波电流比处理得到谐波阻抗比，计算所述谐波阻抗比，以得到L1、 R1的变化量；
[0014]S32、计算R1、L1在所述相应变化量下分别对应的m次理论谐波阻抗值，据以利用预置逻辑与理论标称值作差，再根据谐波电压电流比得到当前实际m次谐波阻抗值，据以与实际正常值作差，以得到m次谐波阻抗值；
[0015]S4、若R1/L1电流比未超出所述预置阈值，根据预置故障确定逻辑处理得到 C1/R2/L2/C2中的故障元件。
[0016]本专利技术在继电保护检测到直流滤波器失谐后，通过故障录波器进行故障录波并产生录波文件，根据录波文件中直流滤波器相关的录波数据，计算失谐后各并联支路的谐波电流比，并通过判断其是否超出对应的阈值，即可确定失谐元件所处的并联支路，最后通过计算理论和实际的谐波阻抗偏移量误差即可定位到失谐元件。
[0017]本专利技术根据R1/L1谐波电流比计算R1、L1对应的变化量，以得到相应变化量下的谐波阻抗偏移量误差，快速确定R1/L1中的故障元件，避免了传统故障定位技术中由于双调谐滤波器调谐点处阻抗偏移量差距不大导致的比值重合的情况，提高了故障识别准确率。
[0018]本专利技术依据现场录波数据，检测过程简单，物理意义清晰，能够快速准确地在线检测出阻尼型双调谐直流滤波器中的失谐故障元件，具有一定的工程应用价值。
[0019]在更具体的技术方案中，所述步骤S1包括：
[0020]S11、以下述继电保护动作方程比较相邻的两个极上的尾端谐波电流大小，据以判断直流滤波器是否发生失谐：
[0021]IZxT2_OP_m>k*IZxT2_m且IZxT2_OP>Iset
[0022]其中，其中x表示直流滤波器组别，IZxT2_m为本极直流滤波器尾端电流的m次谐波电流幅值，IZxT2_OP_m为相邻的他极直流滤波器尾端电流的m次谐波电流幅值， IZxT2_OP为相邻的他极直流滤波器尾端电流幅值，Iset为设定值，k为失谐监视系数；
[0023]S12、检测并读取COMTRADE故障录波文件，将所述COMTRADE故障录波文件中的录波信息转移至预置程序操作变量中；
[0024]S13、从所述COMTRADE故障录波文件中截取故障后特定时段的直流滤波器各电压电流录波波形；
[0025]S14、根据所述电压电流录波波形生成所述录波数据。
[0026]本专利技术检测文件服务器是否有COMTRADE录波文件生成，具体包含.cfg文件和.data文件，通过前述方法将以二进制存储在COMTRADE文本的信息转移至程序方便操作的变量中，提高了对阻尼型双调谐直流滤波器中的失谐故障元件的在线检测效率。
[0027]在更具体的技术方案中，所述步骤S21包括：
[0028]S211、利用下述逻辑计算所述电流瞬时值数据，以得到在n个所述时间点的所述谐波电流比：
[0029][0030][0031][0032]其中，分别表示本极R1/L1、R2/L2、R2/C2支路m次谐波电流比的最终取值，分别表示本极R1/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、比较相邻的两个极上的尾端谐波电流大小，以判断直流滤波器是否发生失谐，据以生成COMTRADE故障录波文件，从所述COMTRADE故障录波文件中截取得到录波数据；S2、对所述录波数据进行异常检测与修复，根据所述录波数据计算并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2的谐波电流比，判断并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2的电流比是否超出预置阈值，所述步骤S2包括：S21、收集失谐后流经R1、R2、L1、L2、C2的电流瞬时值数据，选择n处不同的时间点，通过傅里叶分解得到m次谐波电流值，据以利用预置逻辑计算电流瞬时值数据，以得到在n个所述时间点的所述谐波电流比；S22、确定所述并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2谐波电流比阈值；S23、判断所述并联元件R1/L1、R2/L2、R2/C2的电流比是否超出谐波电流比阈值；S3、若R1/L1电流比超出所述预置阈值，根据所述R1/L1谐波电流比计算R1、L1对应的变化量，计算R1、L1在所述相应变化量下的谐波阻抗偏移量误差，据以确定R1/L1中的故障元件，所述步骤S3包括：S31、根据所述谐波电流比处理得到谐波阻抗比，计算所述谐波阻抗比，以得到L1、R1的变化量；S32、计算R1、L1在所述相应变化量下分别对应的m次理论谐波阻抗值，据以利用预置逻辑与理论标称值作差，再根据谐波电压电流比得到当前实际m次谐波阻抗值，据以与实际正常值作差，以得到m次谐波阻抗值；S4、若R1/L1电流比未超出所述预置阈值，根据预置故障确定逻辑处理得到C1/R2/L2/C2中的故障元件。2.根据权利要求1所述的一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、以下述继电保护动作方程比较相邻的两个极上的尾端谐波电流大小，据以判断直流滤波器是否发生失谐：IZxT2_OP_m>k*IZxT2_m且IZxT2_OP>Iset其中，其中x表示直流滤波器组别，IZxT2_m为本极直流滤波器尾端电流的m次谐波电流幅值，IZxT2_OP_m为相邻的他极直流滤波器尾端电流的m次谐波电流幅值，IZxT2_OP为相邻的他极直流滤波器尾端电流幅值，Iset为设定值，k为失谐监视系数；S12、检测并读取COMTRADE故障录波文件，将所述COMTRADE故障录波文件中的录波信息转移至预置程序操作变量中；S13、从所述COMTRADE故障录波文件中截取故障后特定时段的直流滤波器各电压电流录波波形；S14、根据所述电压电流录波波形生成所述录波数据。3.根据权利要求1所述的一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述步骤S21包括：S211、利用下述逻辑计算所述电流瞬时值数据，以得到在n个所述时间点的所述谐波电流比：
其中，分别表示本极R1/L1、R2/L2、R2/C2支路m次谐波电流比的最终取值，分别表示本极R1/L1、R2/L2、R2/C2支路在录波数据时间点ti处通过傅里叶分解得到m次谐波电流有效值之比，i＝1,2,
…
,n；S212、将n个所述谐波电流比进行平均处理。4.根据权利要求1所述的一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述步骤S22包括：S221、获取元件标称值；S222、根据所述元件标称值计算得到的R1/L1、R2/L2、R2/C2并联支路m次谐波阻抗比的标准值；S223、根据所述标准值，以下述逻辑处理得到所述谐波电流比阈值。5.根据权利要求4所述的一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述步骤S222中，根据所述元件标称值以下述逻辑计算得到的R1/L1、R2/L2、R2/C2并联支路m次谐波阻抗比的标准值：路m次谐波阻抗比的标准值：路m次谐波阻抗比的标准值：其中Z
R1
、Z
R2
、分别为对应元件在频率为f
m
时的交流阻抗值，f
m
为m次谐波的频率大小，R1、R2、L1、L2、C2分别为元件的标称值。6.根据权利要求4所述的一种适用于UHVDC直流滤波器的在线故障检测方法，其特征在于，所述步骤S223中，以下述逻辑处理所述标准值，以得到所述谐波电流比阈值：于，所述步骤S223中，以下述逻辑处理所述标准值，以得到所述谐波电流比阈值：于，所述步骤S223中，以下述逻辑处理所述标准值，以得到所述谐波电流比阈值：
其中，bottom_x、top_x分别为所述谐波电流比阈值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王同文，章昊，汤伟，俞斌，汪伟，邵庆祝，张骏，于洋，丁津津，孙辉，张峰，汪勋婷，彭勃，董翔宇，张军，翁凌，刘之奎，于和林，贺成成，庄增宝，肖华锋，刘孝辉，周奕帆，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院国网安徽省电力有限公司超高压分公司东南大学南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：