82] 对上层极线，电压变化率的整定为躲开所有极线逆变侧故障本极线电压变化率最 大值的1. 2倍0. 67 (p.u.)，而电压积分比值则为对称换位下故障极与非故障的电压比的最 小值，即3 (倍）。对于下层就线，地模波变化率的整定为躲开所有极线逆变侧故障本回线地 模波变化率最大值的2倍2. 13 (p.u.)，而电压积分比值则为对称换位下故障极与非故障的 电压比值的最小值的1. 5倍，即4. 5(倍），模量积分比值则为对称换位下模量比值最大值的 0.8 倍，S卩 1.76(倍）。
[0183] 利用按照整定原则得到的整定值进行其他金属性故障、250Q和500Q过渡电阻 情况各极线的保护动作情况，效果良好，且区外故障时上层极线通过电压变化率即可区别 逆变侧区外故障，通过电流方向即可区别整流侧区外故障；而下层极线地模波变化率即可 区别区外故障。
[0184] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，包含以下步骤： (1) 对于上层极线，求取极线电压变化率的绝对值，作为启动判据，且计算电流平均值 avg(i);对于下层极线，基于单回线路地模波的公式计算该极线所在回路的地模波，并求取 地模波变化率的绝对值，作为启动判据； (2) 对于上层极线，判断电压变化率是否满足保护判据，若电压变化率和电流平均值 avg(i)同时满足保护判据，则转入步骤（3)，否则，返回步骤（1);对于下层极线，判断地模 波变化率是否满足保护判据，若满足，则转入步骤（3)，否则，返回步骤（1); (3) 分别取启动判据满足整定值之前的某一段时间内的电压电流平均值作为稳态参考 量，通过当前时刻的各极线的电气量瞬时值减去各自极线的参考量得到各极线的电压电流 变化量；对于下层极线，同时由电压电流变化量求得线模波和地模波变化量； (4) 对于上层极线，求取本极线各个时间窗Wi的电压积分值(M)和对极线电压积 分值I, ，并求取该时间窗&的电压积分比值对于下层极线，求取 本极线各个时间窗Wi的电压积分值和对极线电压积分值，并求取该时 间窗&的电压积分比值，同时，求取所在回路各个时间窗Wi的线模波积分 值Ep(W i)和地模波积分值Ee(Wi)以及该时间窗'的模量积分比值^（Wi); (5) 对于上层极线，求取所有时间窗的电压积分比值的最大值于下层极线，求取所有时间窗的电压积分比值的最大值和所有时间窗的 模量积分比值的最大值(6) 对于上层极线，若所有时间窗的电压积分比值的最大值满足保 护判据整定值，则本极线保护动作；对于下层极线，若所有时间窗的电压积分比值的最大值大于1且所有时间窗的地模波和 线模波积分比值的最大值小于整定值Δ2，则本极线保护动作。2. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（1)中，所述单回线路地模波的公式为： G(t) = (iP(t)+iN(t))*Zc0-(uP(t)+u N(t))， 其中，G(t)为地模波瞬时值，iP(t)、iN(t)、uP(t)和u N(t)为同一回线的正极线电流瞬时 值、负极线电流瞬时值和正极线电压瞬时值和负极线电压瞬时值，ZcitlS地模波阻抗。3. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（1)中，上层极线利用电压变化率与电流极性结合共同判别可靠排除整流侧区外故 障，所述电压变化率绝对值的计算公式为： 其中，du/dt(t)为时刻t的电压变化率，u (t)为该极线在时刻t的电压瞬时值，T为求 取电压变化率的时间尺度，可选取为采样时间^的整数倍，电压变化率的绝对值为极线保 护启动判据，若在某一时刻满足启动整定值，令该时刻为t a;一定时间窗内电流平均值的计算公式为：其中，Avg(i)为电流平均值，△ i为电流变化量，η为电流变化量在选定时间窗里的采 样点数； 若本极为正极线，电压变化率判据启动后，有Avg(i)>0则为极线内部故障，或若本极 为负极线，电压变化率判据启动后，有Avg(i)〈0则为极线内部故障；否则为整流侧区外故 障。4. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（1)中，下层极线采用地模波变化率，即使在较高的过渡电阻下仍然可以启动，并且同 时排除整流侧区外故障和逆变侧区外故障，在稳态情况对下层极线地模波变化率进行实时 计算并取绝对值：其中，dG/dt(t)为时刻t的地模波变化率，G (t)为时刻t的地模波瞬时值，T为求取电 压变化率的时间尺度，可选取为采样时间td的整数倍。5. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（3)中，对于电压电流的变化量求取方法为：其中，u1P(t)，i1P(t)分别表示极线IP在t时刻的电压瞬时值和电流瞬时值，Λ u1P、Λ i1P 分别表示极线IP的电压变化量和电流变化量，其余以此类推；ta为启动判据满足保护判据 时刻，td为采样时间间隔； 对于线模波和地模波的变化量求取方法为：其中，ΛΡ、AG为线模波变化量和地模波变化量，Δ?ρ、Λ iN为求得的本回线正极线、负 极线的电流变化量，△%、^叫为求得的本回线正极线、负极线的电压变化量。6.根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（4)中，利用电压或模量的积分比值的方式作为判据，本极线和对极线的电压积分比 值为：其中，1?/? (hO为时间窗Wi内本极线和对极线的电压积分比值，Eul (Wi)为时间窗 Wi内本极线的电压积分值，Eul tjp (Wi)为时间窗Wi内与本极线在同一回线的对极线的电压积 分值； 本回线的地模波和线模波的积分比值为：其中，(M)为本极线所在回路的地模波和线模波在时间窗Wi内的积分比值， Ee(Wi)为本极线所在回路的地模波在时间窗'内的积分值，Ep(W i)为本极线所在回路的线 模波在时间窗Wi内的积分值。7. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（4)中，变时间窗对电压和模量进行积分：取多个不同时间长度的时间窗求取电压积 分比值和模量积分比值，并求取最大值，在每个时间窗内，电压的积分求取公式为：其中，分别为本极线和对极线在时间窗Wi内的电压积分值， AUl、Au1分别为本极线和对极线在时间窗Wi内的电压变化量，N $时间窗^内的采样 点数； 计算各个时间窗内本极线和对极线的电压积分比值，并求所有时间窗中的积分比值的 最大值：其中为所有时间窗中电压积分比值的最大值，>为时 间窗Wi内的电压积分比值； 模量积分的求取公式为：其中，Ep(Wi)、Ec(Wi)分另U为时间窗W i内的线模波积分值和地模波积分值，ΔΡ、AG分 别为线模波和地模波变化量； 计算模量积分比值，并求所有时间窗中的积分比值的最大值：其中：为所有时间窗中模量积分比值的最大值，为时间窗 Wi内的模量积分比值。8. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，步 骤（6)中，对于区分本极线故障和其他极线故障，上层极线和下层极线采用相异的保护方 案：上层极线当电压积分比值满足即可动作，否则，不动作；下层极线当电压积分比值满足 则动作，或者电压积分比值大于1且模量积分比值满足则动作，否则，不动作； 上层极线在区分本极线故障和其他极线故障的保护判据为：为本极线和对极线电压积分比值的最大值，A1为上层极线电压积 分比值的整定值； 下层极线在区分本极线故障和其他极线故障的保护判据为：其中，为电压积分比值的最大值，&Je^max为模量积分比值的最大值， 八\为下层极线电压积分比值的整定值，Λ 2为下层极线模量积分比值的整定值。9. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于，在 步骤（6)中，对于下层极线，保护动作需满足的判据为： 对于下层极线近端故障，电压积分比值满足判据：为电压积分比值的最大值，Δ' i为下层极线电压积分比值的整定 值； 对于下层极线远端故障，模量积分比值满足判据：其中：为电压积分比值的最大值，尤为模量积分比值的最大值， 八2为下层极线模量积分比值的整定值。10. 根据权利要求1所述的同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，其特征在于， 在步骤（6)中，电压积分比值不完全保护线模量与地模量完全分开的远端故障；而模量积 分比值不完全保护线模量和地模量完全重叠的近端故障；即对于下层极线，电压积分比值 Δ ' i整定为对称换位下地模波与线模波完全分开时故障极与非故障极的电压量比值乘以 1. 5倍的可靠系数；而模量积分比值A2整定为对称换位下线模波与地模波完全重叠时故 障回地模波与线模波的积分比值乘以0. 8倍的可靠系数。
【专利摘要】本发明公开了一种同塔双回高压直流输电线路行波保护方法，包含以下步骤：对上下层极线采用不同的判据并各自整定，对上层极线采取电压变化率和电流方向排除区外故障，对下层极线采用地模波变化率排除区外故障，对上层极线采用电压积分比值区分本极线故障和其他极线故障，对下层极线采用电压积分比值和模量积分比值实现区分本极故障和其他极线故障。本保护方案具有灵敏度高、运算量小、只需要本回信息、不同回之间无需通信、所需判断时间短，受过渡电阻影响小，能够对同塔双直流输电线路的故障极线快速确定且不易出现误判的情况等优点。
【IPC分类】H02H7/26
【公开号】CN104979809
【申请号】CN201510404452
【发明人】马燕君, 李海锋, 郭履星, 梁远升, 王钢
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月10日