一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流输电领域，特别是关于一种基于故障信息量的高压直流输电 线路行波保护定值整定方法。
【背景技术】
[0002] 高压直流输电以其传输功率大、线路造价低、控制性能好等优点，在远距离、大功 率送电中占有越来越重要的地位。然而，由于直流输电线路长度比较长，跨越各种复杂地 形，并且承受多变的天气情况，因而高压直流输电系统中最常见的故障即为线路故障。
[0003] 行波保护是现有高压直流输电工程的线路主保护之一。其中，以极波和地模波作 为动作判据的行波保护能够全面利用线路故障后电压、电流行波信息，对高压直流输电线 路进行保护。极波的实质是电压反行波，在第二次故障点反行波到达保护测点之前，极波不 受到线路末端反射波的影响，因此相比于基于电压微分的行波保护，极波的波头上升更快， 波头更加陡峭。当行波保护所在区内线路正常运行时，由于极波波头的陡度即为极波变化 率，因而此时极波变化率接近于〇 ;当行波保护所在区内线路发生故障时，极波波头瞬间上 升，极波变化率会大于一个正的定值。因此，当极波变化率大于某一个定值时，判定为区内 故障。地模波的实质也是电压反行波，但是其波速相对于极波较慢，因此晚于极波被保护 测点检测到。当行波保护所在区内线路正常运行时，地模波接近于〇 ;行波保护所在区内线 路故障时，地模波波头，也即地模波变化量小于一个负的定值，行波保护所在区外线路故障 时，地模波波头则大于一个正的定值，以此判断故障点所在的线路的方向。因此，极波定值 和地模波定值是行波保护中两个重要的动作判据，当极波变化率与地模波变化量均满足动 作判据时，则可确定某一极线路发生故障，此时启动后续保护动作策略。
[0004] 然而，目前关于行波保护的现有研宄一般集中于行波传输特性、行波保护原理、行 波保护新方法等，针对行波保护定值整定的研宄基本处于空白。部分文献提出了根据故障 仿真结果确定行波保护定值，但是对于软件仿真的流程、实验条件的制定以及故障信息量 的数据处理并未详细分析。而且，由于高压直流输电系统的特性，导致故障信息量难以通过 解析方法求解，因此行波保护定值整定依赖于仿真研宄，但是前期资料的梳理、仿真实验条 件的制定以及仿真结果的数据处理方法尚不清晰。而直流保护对监测的变量的判定方式 有延时判定和计数判定两种，导致故障信息量的处理方法不能简单套用交流继电保护的方 法。在实际工程中，通常采用厂家提供的整定值，并经过前期联调实验进行调整，缺乏系统 的行波保护定值整定方法。工程运行中往往容易发生误动、拒动等情况。
[0005] 综上，对于直流输电行波保护的定值整定并未形成清晰明确的整定方法，而保护 可靠动作又很大程度上取决于行波保护定值的合理性，因此有必要对行波保护的定值整定 开展深入研宄。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种完备详细、可靠性高，且能够符合工程实 际的基于故障信息量的高压直流输电线路行波保护定值整定方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高压直流输电线路行波保护定 值整定方法，包括以下步骤：1)明确行波保护功能并确定行波保护的动作判据形式，根据 动作判据形式确定行波保护的两个重要定值，即极波定值和地模波定值；2)对影响行波保 护定值的过渡电阻、故障点位置和运行方式三种因素进行仿真分析，并根据仿真分析结果 制定各种仿真实验条件；3)根据实际工程参数搭建仿真模型，在全压运行和非全压运行两 种工况下，对步骤2)中制定的各种仿真实验条件进行仿真，仿真过程中闭锁所有直流保 护，以避免保护对故障信息量数据产生影响，并提取各种仿真实验条件下的故障信息量数 据，也即极波数据和地模波数据；4)对得到的极波数据进行处理，提取极波数据的关键故 障信息量，分别得到全压运行和非全压运行两种工况下，每种仿真实验条件下区内故障后 极波差值的最大值dP max和所有仿真实验条件下区内故障的最轻微情况{dPmax} min;以及非全 压运行工况下，每种仿真实验条件下区内故障后极波差值的最大值dP' _和所有仿真实 验条件下区内故障的最轻微情况{dP' _}min;5)根据得到的极波数据的关键故障信息量， 分别计算全压运行和非全压运行两种工况下的极波定值；6)从得到的地模波数据中提取 各种仿真实验条件下，地模波变化量的最小值，并结合实际工程参数，设定地模波定值；7) 将得到的极波定值和地模波定值代入步骤3)搭建的仿真模型中，验证其合理性，也即验证 行波保护能否在区内故障时快速动作，在区外故障时可靠不动作，并且能够保护线路全长。
[0008] 所述步骤1)中，所述行波保护的动作判据为：
[0009]
【主权项】
1. 一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，包括以下步骤： 1) 明确行波保护功能并确定行波保护的动作判据形式，根据动作判据形式确定行波保 护的两个重要定值，即极波定值和地模波定值； 2) 对影响行波保护定值的过渡电阻、故障点位置和运行方式三种因素进行仿真分析， 并根据仿真分析结果制定各种仿真实验条件； 3) 根据实际工程参数搭建仿真模型，在全压运行和非全压运行两种工况下，对步骤2) 中制定的各种仿真实验条件进行仿真，仿真过程中闭锁所有直流保护，以避免保护对故障 信息量数据产生影响，并提取各种仿真实验条件下的故障信息量数据，也即极波数据和地 模波数据； 4) 对得到的极波数据进行处理，提取极波数据的关键故障信息量，分别得到全压运行 和非全压运行两种工况下，每种仿真实验条件下区内故障后极波差值的最大值dP max和所有 仿真实验条件下区内故障的最轻微情况{dPmax}min;&及非全压运行工况下，每种仿真实验 条件下区内故障后极波差值的最大值dP' _和所有仿真实验条件下区内故障的最轻微情 况{dP' Jniin; 5) 根据得到的极波数据的关键故障信息量，分别计算全压运行和非全压运行两种工况 下的极波定值； 6) 从得到的地模波数据中，提取各种仿真实验条件下地模波变化量的最小值，并结合 实际工程参数，设定地模波定值； 7) 将得到的极波定值和地模波定值代入步骤3)搭建的仿真模型中，验证其合理性，也 即验证行波保护能否在区内故障时快速动作，在区外故障时可靠不动作，并且能够保护线 路全长。
2. 如权利要求1所述的一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，其特征在于： 所述步骤1)中，所述行波保护的动作判据为：
其中，ClPiMt是极波变化率，ΛGwav是地模波变化量，Λ i是极波定值，Λ 2是地模波定 值。
3. 如权利要求1所述的一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，其特征在于： 所述步骤4)中，所述关键故障信息量是指当前时刻的极波值与该时刻前2个采样周期的极 波值作差得到的极波差值。
4. 如权利要求2所述的一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，其特征在于： 所述步骤4)中，所述关键故障信息量是指当前时刻的极波值与该时刻前2个采样周期的极 波值作差得到的极波差值。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法， 其特征在于：所述步骤5)中，全压运行工况下，极波定值A 1的整定公式为：
其中，WPmaJmin是全压运行工况下所有仿真实验条件下区内故障的最轻微情况，Km1是 全压运行的可靠系数； 非全压运行工况下，极波定值Δ/的整定公式为：
其中，WP' max}min是非全压运行工况下所有仿真实验条件下区内故障的最轻微情况， K' 是非全压运行的可靠系数。
6.如权利要求5所述的一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，其特征在于： 所述全压运行的可靠系数的取值范围为1. 05?1. 2 ;所述非全压运行的可靠系数的取值范 围为I. 1?1. 3。
【专利摘要】本发明涉及一种高压直流输电线路行波保护定值整定方法，包括以下步骤：1)明确行波保护功能和动作判据形式，根据动作判据形式确定极波定值和地模波定值；2)分析影响行波保护定值因素并制定各种仿真实验条件；3)搭建仿真模型，在两种工况下进行仿真，仿真过程中闭锁所有直流保护，提取极波数据和地模波数据；4)处理极波数据并提取关键故障信息量；5)计算两种工况下的极波定值；6)从得到的地模波数据中，提取地模波变化量的最小值，并结合实际工程参数，设定地模波定值；7)将得到的极波定值和地模波定值代入仿真模型，验证其合理性。本发明详细分析了仿真实验条件的制定方案，可靠性高、与实际工程贴近度高，因而可以广泛应用于高压直流输电行波保护定值整定中。
【IPC分类】H02H7-26
【公开号】CN104538941
【申请号】CN201410779775
【发明人】马玉龙, 常浩, 马为民, 石岩, 陈东, 蒲莹, 张云晓, 卢亚军
【申请人】国家电网公司, 国网北京经济技术研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日