特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法

摘要

本发明公开了特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法。该方法按一定顺序排列，在线路上不同位置进行不同雷电流幅值的雷击仿真时得到的数据后，根据行波保护判据实际算法依次计算出各情况下判据，再以此判断行波保护动作情况，最后确定出不同位置下能令行波保护动作的最小雷电流幅值。本发明特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法是基于小步长仿真数据的特高压直流输电线路行波保护电压电流判据的计算方法，实现了按线路位置确定行波保护雷击动作边界值。

主权项

特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法，其特征在于包括如下步骤：1)按照到行波保护安装处的距离由近到远，将特高压直流输电线路作用点分别标记为N₁、N₂…N_i…N_n，则各个作用点到行波保护安装处的距离为D₁、D₂…D_i…D_n；2)在各作用点进行雷电流幅值分别为I₁、I₂…I_k…I_m的特高压直流输电线路雷击仿真，5kA≤I_i≤35kA，幅值间隔1‐5kA，i为1、2…m；记录每次仿真时线路末端的电压U_dl和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流I_dl，点N_i的仿真数据记集合D_i＝{I₁(U_dl1,I_dl1)…I_m(U_dlm,I_dlm)}，I按照幅值从小到大排列；I₁(U_dl1,I_dl1)为作用点N₁处发生雷电流幅值分别为I₁时的线路末端的电压U_dl1和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流I_dl1；如此类推；3)计算作用点N_i在发生雷电流幅值为I_k情况下的行波保护电压变化率电压变化量ΔU_k、整流侧电流变化量ΔI_{dl_R_k}及逆变侧电流变化量ΔI_{dl_I_k}，并判断其出口情况；所述行波保护电压变化率通过如下步骤得到：(1)用当前时刻电压采样值与前150个时刻电压采样值按照式6进行差分，得到当前时刻的电压变化率其中下标T_i表示时刻，ΔT取150μs；$\frac{{\mathrm{dU}}_{T_i}}{\mathrm{dt}}=\frac{U_{\mathrm{dl}\_T_i}-U_{\mathrm{dl}\_T_{i-150}}}{\mathrm{\Delta T}}$                     式6(2)在当前T_i时刻下，取T_i以前的T_i‑150、T_i‑300、T_i‑450、T_i‑600、T_i‑750时刻以及T_i时刻的电压变化率计算值进行比较，取其中的最大值记为作为当前时刻电压变化率；(3)重复以上步骤(1)至(2)，直到所有时刻电压变化率构成了计算作用点N_i在发生雷电流幅值为I_k情况下的行波保护电压变化率所述电压变化量ΔU_k通过如下方法确定：A)取当前时刻的线路末压电压采样值与其以前的T_i‑150、T_i‑300、T_i‑450、T_i‑600、T_i‑750这5个时刻的线路末端电压采样值进行比较，则比较然后取其最大值记为B)将与作差后的值记为当前时刻的电压变化量根据式7将与电压变化量整定值ΔU_set进行比较；${\mathrm{\Delta U}}_{T_i}=\mathrm{Max}{U}_{\mathrm{dl}\_T_i}-U_{\mathrm{dl}\_T_{i-5}}$                          式7C)根据比较结果，若大于整定值ΔU_set，则电压变化量判据出口；D)下一个时刻的值计算则以令将上述步骤中计算所用的数据改为T下标为i＝i+1时的值；如此重复以上步骤A)至C)，得到的是不同时刻的值，所有构成的图像即为电压变化量判据ΔU_k；基于采样时序，整流侧电流变化量判据ΔI_{dl_R}及逆变侧电流变化量判据ΔI_{dl_I}的计算及出口依据为：所述整流侧电流变化量ΔI_{dl_R_k}及逆变侧电流变化量判据ΔI_{dl_I}通过如下步骤得到：a)取当前时刻以前的第1200个时刻的电流采样值作为当前时刻的电流采样值；b)使其与它当前时刻前1350时刻的电流采样值作如式8的差分，获得当前时刻的电流变化率ΔT取150μs；$\frac{{\mathrm{dI}}_{T_i}}{\mathrm{dt}}=\frac{I_{\mathrm{dl}\_T_{i-1200}}-I_{\mathrm{dl}\_T_{i-1350}}}{\mathrm{\Delta T}}$                  式8c)对进行如式9的定积分处理后获得整流侧电流变化量判据然后将进行如式10的定积分处理后获得逆变侧电流变化量判据${\mathrm{\Delta I}}_{\mathrm{dl}\_T_i\_R}={\int }_{-2}^{1.99}\frac{{\mathrm{dI}}_{T_i}}{\mathrm{d\tau }}\mathrm{dt}$                     式9${\mathrm{\Delta I}}_{\mathrm{dl}\_T_i\_I}={\int }_{-2}^{1.99}{\mathrm{\Delta I}}_{\mathrm{dl}\_T_i\_R}\mathrm{dt}$                     式10d)分别将与其定值ΔI_{dl_Rset}比价，将与其定值ΔI_{dl_Iset}比较，大于整定值的那一侧保护出口；e)下一个时刻的值及值计算时，将上述步骤中计算所用的数据T下标i进行i＝i+1替换进行同样的计算；如此重复步骤a)至d),所有构成的图像即为整流侧电流变化量判据ΔI_{dl_R}；所有构成的图像即为整流侧电流变化量判据ΔI_{dl_I}；4)若存在大于行波保护电压变化率定值的情况，则认为该数据下的电压变化率满足判据定值；若此时判据ΔU_k、ΔI_{dlk_I}和ΔI_{dlk_R}均不出口，则更换下一个I_k对应的数据，重复步骤3)，直到首先出现某个I_k能令ΔU_k、ΔI_{dlk_I}和ΔI_{dlk_R}同时达到保护定值时，该值为特高压直流输电线路位置D_i处的行波保护雷击动作边界值5)更换下一个点N_i的仿真数据集合D_i，重复步骤3)、4)，直到所有点N全部计算完毕为止；6)得到输出线路各位置行波保护雷击动作边界值