set= 0. 25*Ue。
[0075] 步骤4)所述设定故障极判别门槛值小于输电线路单极发生最轻微故障时由步骤 3)计算得故障极线路低频电气量，并大于输电线路单极最严重故障时由步骤3)计算得健 全极线路低频电气量。
[0076] 图4以利用电流量故障选极判据为例，给出了利用单极电气量的故障极判别方案 的故障极判别流程。
[0077] 本实施例中对不同故障情况（线路首端金属性故障、末端经高阻故障）及系统单 极重启分别进行了仿真验证，请参照图5至图10。其中，图5至图7分别为正极线路首端金 属性故障、末端高阻故障及系统正极重启时，利用电流量的故障极选择判据动作结果仿真 图；图8至图10分别为负极线路首端金属性故障、末端高阻故障及系统负极重启时，利用电 压量的故障极选择判据动作结果仿真图。图11为利用高压直流系统录波数据验证结果。
[0078] 根据图5、6、8及9所示验证结果可以看出，当发生单极故障时，故障极突变电气量 大于起动门槛值，正确起动故障极线路的故障选极元件；低频电气量大于故障选极门槛值， 故障极线路的故障选极元件正确动作。同时，由于输电线路极间电磁耦合作用，使得健全极 突变电气量大于起动门滥值，健全极线路的故障极选择元件起动，但健全极线路低频电气 量小于故障选极元件门槛值，健全极线路故障选极元件可靠不动作。
[0079] 从图7、10可以看出，在系统单极重启时，健全极线路的故障极选择元件可靠不动 作，保证了健全极的正常运行。
[0080] 从图11所示直流系统录波数据验证结果可以看出，故障极线路的故障选极元件 能够在5ms之内快速正确动作；同时健全极线路的故障选极元件保证可靠不误动，保证了 健全极的正常运行，从而提高了电力系统的安全稳定性。
[0081] 本发明仅利用高压直流输电线路本极电气量实现故障极的判别。本发明主要用于 高压直流输电线路中故障极的判别，该判别方案仅需要采用单极低频电气量，对采样频率 要求不高，算法简单，灵敏度高，在工程上易于实现；不仅具有动作速度快，选择性好，可靠 性高的优点，而且理论完备易于整定。本发明所述的故障极判别方案不受正、负极输电线路 极间耦合的影响，尤其适合于仅利用本极电气量实现高压直流输电线路快速故障极判别。
【主权项】
1. 一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法，其特征在于，高压直流 输电系统包括直流输电线路及其两端的换流站，直流输电线路包括正极、负极输电线路；所 述利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法具体包括： 步骤一，从整流侧本极直流输电线路电气量测量装置中获得电气量信号； 步骤二，根据步骤一获得的电气量信号计算本极线路突变电气量，本极线路突变电气 量大于故障选极起动门槛值时，执行步骤三； 步骤三，利用步骤一中获得的电气量信号，通过低通数字滤波器，获得本极直流输电线 路低频电气量； 步骤四，比较本极低频电气量与设定的故障选极门槛值的大小，当本极低频电气量大 于设定的故障选极门槛值时，判定本极为输电线路故障极。2. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，正、负极直流输电线路均装设有电气量测量装置；所述电气量测量装置为分流 器及分压器。3. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，步骤二中的故障选极起动门槛值由输电线路参数及正常运行时额定电气量决 定；步骤四中的故障选极门槛值由输电线路参数及正常运行时额定电气量决定。4. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，步骤二中的故障选极起动门槛值为I set s= 0. 10*1 eSUset_s= 0. 10*Ue;其中， ^为直流输电系统额定电流、电压。5. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，步骤四中的故障选极门槛值为Iset= 0. 15*16或Uset= 0. 25*Ue;其中，I 6、比为 直流输电系统额定电流、电压。6. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，所设定的故障极选择门槛值小于发生输电线路单极最轻微故障时，由步骤三 计算的故障极线路低频电气量，并且大于输电线路单极最严重故障时，由步骤三计算的健 全极线路低频电气量。7. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，步骤二、三、四中的电气量信号为电流信号或电压信号；步骤二中的突变电气 量利用故障电气量减去故障前电气量得到；步骤三中的低频电气量利用采样得电气量通过 低通数字滤波器滤波得到。8. 根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，其中步骤二按照以下方法进行：根据公式（4)或公式（5)计算突变电气量，当 突变电气量大于故障极判别起动门滥值时判定起动故障极判别元件； 公式（4)、（5)左边分别为直流输电线路突变量电压、电流，公式（4)、（5)右边分别为故 障选极起动元件电压、电流门滥值； AiJkmsets (4) AU(t)(k)>Uset-s (5) 其中：(J) =P，n，分别表示正极电流、负极电流；k = 1，2，…，N为采样点，突变量电流 AiJk) = I41 GO-I41，i Jk)为直流输电线路电流采样值，I41为直流输电系统正常运行时 电流量；突变量电压Au4l (k) =U41GO-U41，U41(k)为直流输电线路电压采样值，U41为直流 输电系统正常运行时的电压量；起动门槛值Iset_s= 〇. 10*1 e，Uset s= 0. 10*Ue，其中，Ie、Ue 为直流输电系统额定电流、电压。9.根据权利要求1所述的一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法， 其特征在于，其中步骤三、四按照以下方法进行：根据公式（6)或公式（7)计算低频电气量， 当低频电气量大于故障选极门槛值时判定为故障极，公式（6)、（7)左边分别为直流输电线 路低频电压、电流，公式（6)、（7)右边分别为故障选极元件电压、电流门槛值； lL_4.(k)>Iset (6) UkDUset (7) 其中：巾=p, n，分别表示正极电流、负极电流；k = 1，2，…，N为采样点，Iu (k)、Ut_ ,(k)为直流线路采样电压、电流信号通过低通数字滤波器滤波得到的低频电压、电流，其中 低通数字滤波器截止频率为300Hz ;故障选极门槛值Iset= 0. 15*1 e，Uset= 0. 25*Ue。
【专利摘要】本发明公开一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法，包括：步骤一，从整流侧本极直流输电线路电气量测量装置中获得电气量信号；步骤二，根据步骤一获得的电气量信号计算本极线路突变电气量，本极线路突变电气量大于故障选极起动门槛值时，执行步骤三；步骤三，利用步骤一中获得的电气量信号，通过低通数字滤波器，获得本极直流输电线路低频电气量；步骤四，比较本极低频电气量与设定的故障选极门槛值的大小，当本极低频电气量大于设定的故障选极门槛值时，判定本极为输电线路故障极。本发明仅利用高压直流输电线路本极电气量实现故障极的判别，对采样频率要求不高，算法简单，灵敏度高，在工程上易于实现。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105044555
【申请号】CN201510391541
【发明人】褚旭, 宋国兵
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月6日