直流输电线路电流差动保护方法

摘要

本发明公开了一种直流输电线路电流差动保护方法，该方法根据输电线路分布参数模型，在时域中利用模变换将直流电流、直流电压的采样值转换为模量，然后从线路两端分别利用两端模电压、电流计算出线路某点各个时刻的模电流，用模电流直接构造电流差动保护判据，或者经过极模反变换合成极电流，再根据极电流构造电流差动保护判据。本发明能够提高直流线路保护的灵敏度和可靠性，可控性好，安全性高，具有完备的整定理论，克服了传统行波保护作为高压直流线路主保护的缺点，不需要识别行波波头；而且计算简单。本发明主要用于电力系统中直流输电线路的电流差动保护，尤其是超/特高压直流输电线路的保护。

主权项

1.一种高压直流输电线路电流差动保护方法，其特征在于，该方法建立在时域分布参数模型基础上，具体包括下列步骤：步骤一，在换流站中，对直流线路的本端和对端的直流电流、直流电压以预定采样速率进行同步采样，并在本端通过模数转换器A/D将所采集的直流电压和直流电流转换为数字量；同时，将对端直流电流、直流电压采样的瞬时值经过对端模数转换器A/D所转换的直流电压和直流电流的数字量传输到本端；然后分别根据公式u_m＝S^-1·u                (1)i_m＝S^-1·i                (2)式中$S=\frac{\sqrt{2}}{2}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ -1& 1\end{array}\right],$S^-1＝S^T，是双极性直流输电线路的解耦矩阵及其逆矩阵；u_m，i_m分别是模电压、模电流矩阵；u、i分别是双极性直流输电系统两端换流站中，经直流电压传感器和直流电流传感器所采集得到的直流电压和直流电流瞬时值，将测得的电压电流转换为模电压、电流量瞬时值；步骤二，在分布参数模型中，根据公式(3)，$i(x,t)=\frac{1}{2Z_c}\left(\frac{Z_c+\mathrm{rx}/4}{Z_c}\right)[u_M(t+\frac{x}{v})-i_M(t+\frac{x}{v})·(Z_c+\mathrm{rx}/4)]-$$\frac{1}{{2Z}_c}{\left(\frac{Z_c-\mathrm{rx}/4}{Z_c}\right)}^2[u_M(t-\frac{x}{v})+i_M(t-\frac{x}{v})·(Z_c-\mathrm{rx}/4)]----\left(3\right)$$\frac{1}{{2Z}_c}\frac{\mathrm{rx}}{{2Z}_c}[u_M\left(t\right)-i_M\left(t\right)\left(\frac{\mathrm{rx}}{4}\right)]$上式中i(x，t)为t时刻距本端保护安装处距离为x处的电流值，Z_c为线路的特征阻抗，r为线路单位长度的电阻，u_M(t)为t时刻本端采得的电压值，i_M(t)为t时刻本端采得的电流值，分别用直流线路两端所采集的直流电压、直流电流的瞬时值计算直流线路上某点处的模电流瞬时值；步骤三，用模电流作差动保护时，根据式(3)，分别由线路两端模电压、电流计算线路某点的模电流瞬时值，并将计算得到的模电流瞬时值，直接用于构造模电流差动保护判据；用极电流作差动保护时，则需将计算出的模电流瞬时值按照公式(4)i＝S·i_m                            (4)进行极-模反变换求得极电流，用极电流构造电流差动保护判据；步骤四，当电流差动保护判据满足公式(5)时，i_d＝|i_J(x，t)+i_K(l-x，t)|≥I_set                    (5)i_d为差动电流，i_J(x，t)为计算得到的距离J端x处的电流，i_K(l-x，t)为计算得到的距离K端l-x处的电流，l是线路全长，I_set为固定门槛，则判定为本极区内故障，本极差动保护动作，发出有故障命令；否则，本极差动保护不动作。