【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统交直流混联电网继电保护，具体说是基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法。
技术介绍
1、直流系统的非线性响应特性及换相失败使得含直流馈入的交流系统发生故障时，故障特征不同于以同步机为电源的纯交流系统。对于纯交流系统，电流故障分量的相位超前于电压故障分量，且相位差近似为90°。与纯交流系统相比，逆变站没有固定的等值阻抗，属于非线性元件。受逆变器运行状态及换相失败问题的影响，逆变站输出的电流故障分量的相位出现了极大的摆动，与电压故障分量的相位关系不稳定。应用于受端交流电网时，电流差动纵联保护性能下降，方向纵联保护有可能失效，因此，为保证交直流混联电网的安全运行，需要一种适应于受端交流线路的纵联保护方法，可靠地切除线路故障。
2、综上所述，传统纵联保护方法不再适用于受端交流线路，目前亟需研发一种能正确区别故障区段，成本合适，易于实现，适用性强的受端交流线路纵联保护方法。
技术实现思路
1、为解决传统纵联保护在受端交流线路不再适用或可靠性差的问题，本专利技术的目的是提供基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法。
2、本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，包括以下步骤：
4、(1)获取相电流的瞬时值突变量，将相电流的瞬时值突变量与设定值进行比较，一旦有连续3个相电流突变量超过设定值，则判定发生了短路故障，启动保护,标记首个突变量超过设定值的点为故障启动时
5、(2)保护启动后，近逆变站侧和远逆变站侧两端保护单元在故障启动时刻前一周波截取5ms的数据窗及故障后截取5ms的数据窗，获得故障前及故障后电压、电流采样值；
6、(3)采用狭窄带通数字滤波对故障前、后的电压、电流进行滤波，获得基频分量；
7、(4)两端互相交换滤波后的故障前、后5ms电压、电流数据，并利用该数据计算拟功率差sqpφ、拟功率差微分qpddφ及基于拟功率瞬时值纵联保护方法的动作量sa_φ和制动量sres_φ。
8、(5)根据得到的各相动作量及制动量，判断故障区间，根据判别结果，确定故障相；
9、优选的，步骤(1)中，保护启动判据为：
10、
11、其中，iφ(k)为当前时刻a、b、c任一相相电流采样值，φ为相别，即a、b、c。iφ(k-nt)为故障前一个周波对应的采样值，nt为每周波的采样点数。iset为阈值，为额定电流的0.2倍。
12、优选的，步骤(2)中，近逆变站侧和远逆变站侧两端保护单元在故障启动时刻前、后各截取5ms的数据窗,获得故障前、后5ms的电压、电流采样值，拟功率差微分波形周期为10ms，数据窗为5ms，可以反应拟功率差微分波形的特征，并且一方面为降低换流设备损伤、避免故障扩大,保护方案的响应速度应当尽可能地快，另一方面为了消除滤波器的暂态延时。
13、优选的，步骤(3)中，利用窄带滤波器提取50hz基频分量，狭窄带通滤波器为无限脉冲响应滤波器，滤波器的差分方程为
14、y(n)＝ax(n)+bx(n-2)+cy(n-1)+dy(n-2) (2)
15、式中
16、a＝2a/ts/(4/ts2/b+2c/ts+d)；
17、b＝-a；
18、c＝(2c-8b/ts2)/(4/ts2/b+2c/ts+d)；
19、d＝(4b/ts2-2c/ts+d)/(4/ts2/b+2c/ts+d)；
20、a＝8ts/78；b＝r2 ts2+ts2+2rtscos(2πfpts)；c＝4ts-4r2ts；d＝4r2-8rcos(2πfpts)+4；
21、ts为采样间隔，实际工程中，采样率fs一般为4khz，故ts＝0.00025；fp为提取的频率，此专利技术为50hz的基频分量；r为极点位置参数，与信号频率偏离通带中心相关，r＝0.987。
22、优选的，步骤(4)中的拟功率差计算方法如下：
23、
24、以故障前一周波开始取n个电压、电流采样数据，由前向后下标标记为1～n；取故障后n个电压电流采样数据，由前向后下标标记为1～n。n为数据窗内采样点数。其中和分别为近逆变侧与远逆变侧两端的故障前、后5ms内的电流采样数据，和分别为近逆变侧与远逆变侧两端的故障前、后5ms内的电压采样数据。
25、严格地说，“微分”一词只在连续时间域内成立，对于离散信号，需要对其进行适当的定义。步骤(4)中采用sqp有限差分来近似sqp的微分qpdd，表示为：
26、
27、所述步骤(4)中的基于拟功率瞬时值的纵联保护的动作量sa_φ及制动量sres_φ的算法如下：
28、
29、其中ω为基波角频率；ue为正常情况下的额定电压；krel为可靠系数，取为0.15；max(x)为时间序列x的最大值。
30、优选的，步骤(5)中判别故障区段的判据为：
31、sa_φ＞sres_φ (6)
32、判据(6)为分相执行，若满足式(6)，则为区内故障，对应相的保护装置发出跳闸信号。若判据(6)不成立，则判别为区外故障，并闭锁保护。
33、本专利技术相比现有技术具有以下优点：
34、本专利技术提出的基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，不受换流器非线性时变特征及换相失败影响，能够适应不同的受端交流电网结构，消除了保护背侧非线性电源对传统纵联保护原理影响的隐患，契合交直流混联系统对保护的需求；保留传统电流差动纵联保护选择性强、灵敏度高、具有选相能力；
35、本专利技术提出的基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，两端保护单元利用一段数据窗内的拟功率差微分，消除了输电线路分布电容及分布电感的影响，具有不受分布电容、负荷电流影响以及允许更大故障电阻能力的优势；能够可靠识别区内或区外故障，具有较好的适应性，同时利用一段时间内的拟功率的积分，保护可靠性高，时间窗为5ms，保护动作速度快。
36、本专利技术提出的基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，采用狭窄带通滤波器提取故障后电压、电流的50hz基频分量，在一定程度上对噪声具有抗干扰能力；两端保护单元利用一段数据窗内拟功率差微分的绝对值和，能耐受不同的过渡电阻、不同的故障类型、不同的故障初始角，具有较高的可靠性；动作速度快，有效降低换流设备损伤、避免故障扩大，在一定程度上可提高交直流混联电网的稳定性。
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1.一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(1)中，保护启动判据：
3.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(2)中，近逆变站侧和远逆变站侧两端保护单元在故障启动时刻前、后各截取5ms的数据窗，获得故障前、后5ms的电压、电流采样值，拟功率差微分波形周期为10ms，数据窗为5ms。
4.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(4)中，接收端保护单元收到另一端保护单元滤波后故障前、后5ms的电压、电流采样值之后，拟功率差sqpφ的算法为：
6.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(4)中，拟功率差微分QPDD的算法为：
7.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值
8.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(5)中，基于拟功率瞬时值纵联保护方法的判据为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(1)中，保护启动判据：
3.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：步骤(2)中，近逆变站侧和远逆变站侧两端保护单元在故障启动时刻前、后各截取5ms的数据窗，获得故障前、后5ms的电压、电流采样值，拟功率差微分波形周期为10ms，数据窗为5ms。
4.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值的受端交流线路纵联保护方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种基于拟功率瞬时值...
【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，李超，高厚磊，马进明，杨勇，蔡清亮，刘震，丁晶，程晨，刘明锝，姜波，杨明远，李伟，陈健，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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