一种高压直流线路自适应低电压保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流输电技术领域，特别是涉及一种高压直流线路自适应低电压 保护方法。
【背景技术】
[0002] 高压直流输电具有输送容量大、输送距离长、线损小、不存在系统稳定问题的优点 而越来越受到重视并应用。此外，直流输电不会增加短路容量。近些年来，高压直流输电在 我国发展迅速，如±660千伏宁东一山东直流输电工程、三峡一上海±500千伏直流输电工 程、向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程，我国已经成为世界上高压直流输电应 用较多的国家之一。可是，高压直流输电线路较长，发生接地故障的可能性也大，如果不及 时采取措施切除接地故障，电力系统输出的功率会大大降低，发电机转子承受着极大的不 平衡转矩，大大地破坏了电力系统的稳定性。因此，一旦出现高压直流线路发生接地故障， 要尽快采取一定的措施切除故障，恢复高压直流线路的运行，保证用户正常用电和提高电 力系统的稳定性。
[0003] 高压直流输电先经过整流站将交流转化为直流，然后在逆变站将直流转化为交 流。其中，在高压直流线路经过高阻接地时，整流侧的直流电压会降低，直流电流会增大；逆 变侧的直流电压和直流电流都会下降。目前普遍采用低电压保护作为高压直流线路高阻接 地故障的主要保护策略。然而，当前的低电压保护设定的整定值往往是固定的，由此会造成 两个问题：一是高负荷时，接低导纳检测范围过大，低电压保护可能出现拒动；二是低负荷 时，接地导纳检测范围过小，低电压保护可能出现误动。
[0004] 因此，本发明希望低电压整定值应该根据负荷来调整，不会出现接地导纳过大或 过小而使低电压保护不能正确动作。这样一来，线路低电压保护变得可靠得多。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种高压直流线路自适应低电压保护方法，以根据系统负 荷来调整低电压整定值，规避接地导纳过大或过小对低电压保护造成的影响，提高线路低 电压保护的可靠性。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0007] -种高压直流线路自适应低电压保护方法，包括：
[0008] 实时监测直流输电控制系统的负荷和整流侧电压；
[0009] 将直流线路接地故障等效为直流线路的对地电容和接地电阻，建立直流线路接地 故障前后的电路分析模型；
[0010] 在疑似发生直流线路接地故障时，读取疑似故障前的负荷瞬时值和整流侧电压瞬 时值，并利用所述电路分析模型求解发生直流接地故障时整流侧电压的理论值；
[0011] 以所述的整流侧电压理论值作为整定值，读取疑似故障后的整流侧电压实时值， 并与所述的整定值作比较，若整流侧电压实时值小于整定值，则判定直流线路发生接地故 障并启动低电压保护；若否，则不启动低电压保护。
[0012] 上述方法，是在一定的负荷下，通过测量整流侧的直流电压，然后与整流侧电压整 定值相比较，由此做出低电压保护动作或不动作的决定；当负荷改变时，系统自动重新测量 正常运行时整流侧的直流电压，重新整定低电压保护的动作值；由此，适应不同负荷下的高 压直流线路的低电压保护，避免接地导纳过大或过小而使低电压保护不能正确动作。
[0013] 所述的电路分析模型包括整流站、逆变站，以及由直流线路等效而成的整流侧线 路电导和逆变侧线路电导，且所述直流侧线路电导、逆变侧线路电导和逆变站等效电导依 次串联，所述的对地电容和接地电阻从直流侧线路电导与逆变侧线路电导之间的直流线路 上分别连到大地。
[0014] 所述的求解发生直流接地故障时整流侧电压的理论值的步骤包括：
[0015] 利用计算式
算出逆变站的等效电导G，其中P为读取的负荷瞬时值，U为测 量到的逆变站实时电压；
[0016] 利用
表征正常运行时的整流侧电压14,其中I为直流 线路在发生接地故障前后的电流，Gl为整流侧线路电导，G2为逆变侧线路电导；
[0017] 利用
表征所述的对地电容在接地故障前的瞬时电压 uc(o_)；
[0018] 利用
表征接地电导Ge与逆变侧线路电导G2、逆变站等 效电导G的并联电阻％;
[0019] 根据所述的整流侧电压比、整流侧线路电导G1、逆变侧线路电导G2、逆变站等效电 导G、并联电阻，以及对地电容C，利用
计算发 生直流接地故障时整流侧电压的理论值IT ^ (t)，其中t表示整流侧电压从14变化到IT ^ 所用的时间。
[0020] 本发明充分考虑了直流线路接地故障瞬间动态特性，并能根据直流负荷变化自适 应调整保护整定值，很好地解决了高负荷下接地导纳检测范围过大可能带来的保护拒动问 题和低负荷下接地导纳检测范围过小可能带来的保护误动问题，大大提高了直流输电线路 低电压保护的可靠性，不受系统运行方式的影响。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的流程不意图；
[0022] 图2是本发明中的电路分析模型的示意图之一；
[0023] 图3是本发明中的电路分析模型的示意图之二。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0025] 实施例
[0026] 如图1至图3所示，一种高压直流线路自适应低电压保护方法，包括：
[0027] 实时监测直流输电控制系统的负荷和整流侧电压；
[0028] 将直流线路接地故障等效为直流线路的对地电容和接地电阻，建立直流线路接地 故障前后的电路分析模型；
[0029] 在疑似发生直流线路接地故障时，读取疑似故障前的负荷瞬时值和整流侧电压瞬 时值，并利用所述电路分析模型求解发生直流接地故障时整流侧电压的理论值；
[0030] 以所述的整流侧电压理论值作为整定值，读取疑似故障后的整流侧电压实时值， 并与所述的整定值作比较，若整流侧电压实时值小于整定值，则判定直流线路发生接地故 障并启动低电压保护；若否，则不启动低电压保护。
[0031] 本发明提出的高压直流线路自适应低电压保护方法，当系统电压突然低于一定的 启动阈值时，即读取故障前一时刻直流输电系统整流侧的电压，开始自适应整定保护动作， 如果满足判定依据，则判定直流线路区内发生了接地故障，线路低电压保护动作，快速切除 故障，保证其他无故障部分继续安全运行；如果不满足判定依据，则认为直流线路安全稳定 运行。
[0032] 根据上述方法，本领域的技术人员可以根据实际情况，对直流线路接地故障建立 合适的模型，分析故障前后的变化，进而得出与所建立的模型相应的推算值作为低电压保 护的整定值。原则上，本发明对具体的故障模型没有限制。
[0033] 优选地，在本发明中，所述的电路分析模型包括整流站、逆变站，以及由直流线路 等效而成的整流侧线路电导和逆变侧线路电导，且所述直流侧线路电导、逆变侧线路电导 和逆变站等效电导依次串联，所述的对地电容和接地电阻从直流侧线路电导与逆变侧线路 电导之间的直流线路上分别连到大地。
[0034] 在上述模型的基础上，所述的求解发生直流接地故障时整流侧电压的理论值的步 骤包括：