一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法与系统，包括以下步骤：仿真计算结果数据；提取直流线路保护相关的基础电气量数据；通过构造的特征量功能模块提取保护所需的特征量；形成直流线路保护特征量动态特性曲线；计算直流输电线路保护计算的边界条件；进行直流线路保护评估，得出评估值，包括直流线路保护定值评估、直流输电线路保护整体评估、特定状态保护性能评估和相关因素对保护性能影响评估。采用本发明专利技术可大幅提高保护性能评估及研究的工作效率及准确性，具有良好的实际效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压输电领域，尤其涉及的是一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法与系统。
技术介绍
高压直流输电技术是实现电能大容量、远距离传输的有效手段。直流输电线路是直流输电系统功率传输的通道，其能否稳定可靠的工作对于整个直流输电系统的稳定运行起着至关重要的作用。直流输电线路长度增加的同时也使线路发生故障的机率大大增加，来自电力系统运行的数据显示，发生在高压直流输电系统中的故障近50%与直流输电线路有关，对系统运行的稳定与安全造成了巨大影响。因此，对直流输电线路继电保护系统的可靠性及稳定性提出了极高的要求。对于直流输电线路保护，不同厂家采用的保护种类及配置方案具有一定的差异性，各保护实现原理也不相同，典型的保护配置方案如图1、2所示。从图1和图2可以看至IJ，当前直流输电系统中线路保护多采用行波保护作为主保护，采用电压突变量保护、低电压保护以及差动保护等其它保护形式作为后备保护。继电保护动作后会触发直流线路故障重启动序列以进行后续处理。交流输电系统中继电保护的整定计算方法经过多年的积累，已经形成一套成熟、完备的体系，可以采用解析化的方法进行保护的整定与校验，同时对于某一种继电保护方法也可以进行合理有效的评估。与之相比，目前广泛采用的直流输电线路继电保护中各定值的计算无法采用解析化的方法进行，主要的原因在于直流线路故障条件下故障行波沿直流线路传播的特性复杂，因而难以采用解析化的方法进行定量计算；同时故障后电气量的暂态特性受控制系统作用影响显著。当前的直流输电线路继电保护中各保护的定值均是在保护设计厂家提供参考值的基础上，经运行部门根据实际情况进行适当的调整后而得到的。保护定值的计算依据及需要考虑的相关因素均不明确，在实际运行中直流线路继电保护曾多次出现误动、拒动等情况，严重影响直流输电系统稳定可靠的运行。每次事故过后，只能依据事故发生时的故障录波数据，对直流线路继电保护的相关定值进行适当的调整。因此，直流输电线路继电保护的定值计算缺乏可靠的理论依据，而且当前保护所采用的定值的可靠性、灵敏性以及影响因素等均无法进行有效的评估与分析。目前各直流输电系统中，直流线路继电保护的定值均是由保护设计厂家提供推荐值，在此基础上，运行部门依据直流系统的具体特点进行适当调整后投入使用。在实际运行中，若直流线路的继电保护发生误动或者拒动等事故后，依据事故过程中的故障录波等数据对其定值进行适当的调整以避免类似故障出现时保护不能正确响应。另一方面，对于直流输电线路继电保护的定值、保护方式的可靠性与灵敏性以及影响因素等进行评估等内容，目如尚未见到相关的研究资料。现有的直流输电线路继电保护主要存在以下两方面的缺陷(I)当前直流输电线路继电保护定值的确定方法所存在的缺点是保护定值的计算依据及需要考虑的相关因素均不明确，定值的计算没有可以遵循的统一、系统化的计算方法，即每个直流输电系统中直流输电线路继电保护的定值均是针对此直流输电系统单独进行设定的，对于不同直流输电系统中直流线路保护的定值无法采用一套计算方法得到。这使得直流输电线路继电保护的整定计算无法像交流输电系统的继电保护整定计算那样形成统一的体系，因而难以将其与交流系统继电保护一起纳入电力系统继电保护的整体框架之下。(2)当前直流线路保护的定值由厂家推荐，并经运行部门调整后采用。当保护非正常动作后，也只能依据故障录波数据及现场运行的经验对定值进行适当调整，对于定值的合理性、有效性及相关影响因素难以进行合理有效的评估，进而对线路保护本身以及保护的配置方案的可靠性等也无法进行有效的评估，保护的可靠性难以获得实质性提高。因此，现有技术还有待于改进和发展。本专利技术是在国家863计划项目基金的资助下，提供的一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法与系统，具有适用性广泛，效率高的特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法与系统，旨在解决现有技术只能依据故障录波数据及现场运行的经验对定值进行适当调整，而对线路保护本身以及保护的配置方案的可靠性等也无法进行有效的评估，保护的可靠性难以获得实质性提闻的问题。本专利技术的技术方案如下一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其中，包括以下步骤步骤1:仿真计算结果数据；步骤2 :提取直流线路保护相关的基础电气量数据；步骤3 :通过构造的特征量功能模块提取保护所需的特征量；步骤4 :形成直流线路保护特征量动态特性曲线；步骤5 :计算直流输电线路保护计算的边界条件；步骤6 :进行直流线路保护评估，得出评估值，包括直流线路保护定值评估、直流输电线路保护整体评估、特定状态保护性能评估和相关因素对保护性能影响评估。所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其中，所述直流线路保护定值评估的具体方法为代入该判据现有的定值，分析其与保护特征量动态特性曲线的关系以及与保护动作边界值之间的关系，反向计算该定值所具有的可靠性系数以及灵敏性系数。所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其中，所述直流输电线路保护整体评估的具体方法为首先按上一段所述的方法对该直流输电线路保护整体中的各判据的当前定值分别进行评估；然后分析当前各定值的可靠性及灵敏性对该保护整体上的可靠性及灵敏性的影响，即评估保护整体的可靠性及灵敏性分别受哪个判据及其定值限制。所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其中，所述特定状态保护性能评估的具体方法为应用电磁暂态仿真程序获取所述特定状态下的基础电气量；然后采用保护对应的特征量功能模块提取各特征量在该特定状态下的动态特性；与该保护各特征量形成的动态特性曲线及动作边界进行对比，分析该特定状态下保护及其各判据的动作情况。所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其中，所述相关因素对保护性能影响评估的具体方法为进行过渡电阻变化或保护装置采样率变化的PSCAD/EMTDC仿真，获取基本电气量数据；提取保护特征量的动态响应特性及其随过渡电阻或保护装置采样率的变化而体现出的变化规律；与该保护特征量形成的动态特性曲线及动作边界进行对比，分析其对当前保护定值的可靠性及灵敏性带来的变化及影响。一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估系统，其中，包括数据接口模块，用于载入相关数据文件并从中提取基础电气量，其中，载入仿真数据时需要首先从仿真数据的索引文件中确定需要提取的基础电气量的具体位置，然后再到仿真数据的数据集中进行提取；而载入录波数据时则需要通过录播数据的相关标识进行提取；图形化操作及显示系统，用于接收用户进行线路保护评估时对相关参数进行的初始化设置，并将其传递给后台数据计算、处理及评估系统；并将后台系统计算、处理及评估所得到的数据及结果以图形或文字的形式显示在前台；还对仿真数据及来自现场的录波数据进行显示、分析及对比；后台数据处理及评估系统，用于按照用户在前台系统发出的指令，利用特征量功能模块对电气量基础数据进行进一步计算，得到所需的特征量动态特性、动作边界条件；对某判据给定的保护定值进行可靠性、灵敏性的评估；对保护从整体上进行可靠性、灵敏性的评估；对指定的系统状态下的仿真数据进行保护及其判据的动作性能测试；分析保护装置采样率、故障点过渡电阻对保护特征量的动态特性以及保护的可靠性、灵敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：仿真计算结果数据；步骤2：提取直流线路保护相关的基础电气量数据；步骤3：通过构造的特征量功能模块提取保护所需的特征量；步骤4：形成直流线路保护特征量动态特性曲线；步骤5：计算直流输电线路保护计算的边界条件；步骤6：进行直流线路保护可靠性及灵敏性的评估，包括直流线路保护定值评估、直流输电线路保护整体评估、特定状态保护性能评估和相关因素对保护性能影响评估。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1:仿真计算结果数据；步骤2 :提取直流线路保护相关的基础电气量数据；步骤3 :通过构造的特征量功能模块提取保护所需的特征量；步骤4 :形成直流线路保护特征量动态特性曲线；步骤5 :计算直流输电线路保护计算的边界条件；步骤6 :进行直流线路保护可靠性及灵敏性的评估，包括直流线路保护定值评估、直流输电线路保护整体评估、特定状态保护性能评估和相关因素对保护性能影响评估。2.根据权利要求1所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，所述直流线路保护定值评估的具体方法为代入该定值，以判据的动态特性曲线及动作边界为基础反向计算该定值所具有的可靠性系数以及灵敏性系数，判断该定值下判据的灵敏度与动作边界下的灵敏度之间的裕度的大小，同时分析该定值可以耐受的过渡电阻值范围。3.根据权利要求2所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，所述直流输电线路保护整体评估的具体方法为首先按权2的方法对该直流输电线路保护整体中的各判据的当前定值分别进行评估；然后找出其中的哪个判据决定对该保护整体上的可靠性及灵敏性的影响最大。4.根据权利要求3所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，所述特定状态保护性能评估的具体方法为应用电磁暂态仿真程序获取所述特定状态下的基础电气量；然后采用该特定状态保护对应的特征量功能模块提取各特征量在该指定状态下的动态特性；与该保护各特征量形成的动态特性曲线及动作边界进行对比，分析该运行状态下保护及其各判据是否动作、动作结果是否正确。5.根据权利要求4所述的高压直流输电线路继电保护动态特性评估方法，其特征在于，所述相关因素对保护性能影响评估的具体方法为进行过渡电阻变化或保护装置采样率变化的EMTDC...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺智，蔡泽祥，王朝硕，韩昆仑，徐敏，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：