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暂态测量阻抗的高压直流电源线路故障识别方法

1项目背景

目前高压直流电源输电线路主保护配置有行波保护与微分欠压保护,其中微分欠压保护兼做行波保护的后备保护。后备保护配置电流差动保护,部分工程也同时配备低电压保护。然而行波保护与微分欠压保护存在抗过渡电阻能力低、灵敏度不高等问题。传统的电流差动保护没有考虑分布电容电流的影响,仅简单地采用两端电流之和作为高压直流电源故障判据,电流差动保护动作延时较长,难以起到后备保护的作用。利用暂态谐波特征的进行高压直流电源故障判别是近年直流线路保护研究的新方向之一,该类方法一定程度提高了直流线路高压直流电源故障判别的可靠性。然而,由于仅采用了暂态谐波的幅值进行高压直流电源故障判别,此类方法对于长直线路末端高压直流电源故障和高阻高压直流电源故障的判别,选择性不高。因此,有必要对高压直流电源故障暂态量特征进一步分析,研究可靠性高、抗过渡电阻能力强的直流线路高压直流电源故障判别方法,减少高压直流电源故障误判概率,以提高直流输电系统的可用率。本文研究了一种自定义阻抗(即暂态电压分量与暂态电流分量之比)的特征,提出了一种基于双端暂态测量阻抗的直流线路高压直流电源故障识别别方法。

2论文所解决的问题及意义

高压直流电源输电线路区内、外高压直流电源故障时,系统的暂态量等值网络如图1所示。

区内高压直流电源故障

(a)区内高压直流电源故障

M侧区外高压直流电源故障

(b)M侧区外高压直流电源故障

N侧区外高压直流电源故障

(c)N侧区外高压直流电源故障

图1 高压直流电源故障暂态量等值网络

不同区域高压直流电源故障时,高压直流电源故障暂态交流分量的流向不同,使得直流线路两侧保护计算的暂态测量阻抗(即暂态电压分量与暂态电流分量之比)差异明显,如图2。当系统正常运行时,线路两端暂态测量阻抗值维持在一定的水平,而当系统发生高压直流电源故障后,线路两端暂态测量阻抗呈突变特性。为更好地利用高压直流电源故障后暂态特征实现高压直流电源故障判别,减少系统正常运行状态对高压直流电源故障判别的影响,以适应不同的直流系统,论文利用线路两端暂态测量阻抗的突变量进行高压直流电源故障判别。

由于暂态测量阻抗的特征仅由系统参数和拓扑决定,理论上不受暂态电压、电流幅值的影响。因此,采用暂态测量阻抗进行高压直流电源故障判别可以克服传统暂态量保护易受过渡电阻及线路衰减影响等缺陷。

区内、外高压直流电源故障时线路两端的暂态测量阻抗

图2 区内、外高压直流电源故障时线路两端的暂态测量阻抗

3论文重点内容

论文分析和探讨了以下四个方便的内容:(1)建立了高压直流电源输电系统高压直流电源故障暂态量简化等值高压直流电源电路;(2)分析了直流电源线路区内外高压直流电源故障时线路两端暂态测量阻抗的特征;(2)分析了系统参数变化对暂态测量阻抗的影响;(3)利用暂态量阻抗突变量构建了高压直流电源故障识别判据。

4结论

本文利用直流线路两端计算的暂态测量阻抗,构造了一种直流线路高压直流电源故障判别方法。由于暂态测量阻抗理论上仅由系统结构与参数决定,该方法可有效克服传统基于单次暂态谐波以及频带暂态谐波的高压直流电源故障判别方法易受过渡电阻和线路衰减影响的缺陷。


引文信息

刘剑,邰能灵,范春菊,等. 利用暂态测量阻抗的高压直流电源线路高压直流电源故障识别方法[J]. 中国电机工程学报,2016,36(20):5504-5514.

LIU Jian,TAI Nengling,FAN Chunju,et al。 A Fault Identification Method for HVDC Transmission Lines Based on Transient Measured-impedance [J]。 Proceedings of the CSEE,2016,36(20):5504-5514 (in Chinese)。

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