本发明专利技术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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法
本专利技术涉及一种边界值确定方法，特别是涉及一种特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法。
技术介绍
行波保护是基于电流变化量ΔI、电压变化量ΔU以及电压变化率实现的一种线路保护。特高压直流输电线路确定后，其行波保护电压变化率定值也随之确定。特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值是指能令行波保护动作的最小雷电流幅值I，确定该值有利于提高特高压直流线路行波保护雷击可靠性。由于利用行波解析理论求解故障处雷电流参数的数学模型复杂，求解过程困难。目前获得该参数的手段是通过结合雷击特高压直流输电线路后线路末端的雷电录波、行波保护电压电流判据采样值以及保护动作信息分析得到。关于利用雷击线路数值仿真确定特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值的方法并未见有。当前对于行波保护的雷击动作边界值确定主要依靠大量分析以往运行中遇到的雷击事件雷电录波及其行波保护采样信息、结合保护出口情况后，结合运行经验给定使行波保护动作的雷电流幅值I，且认为该值对于全线路发生雷击时均有效。目前关于特高压直流输电线路雷击行波保护动作边界值的确定方法存在以下3个不足点：1)决定行波保护动作的判据除了与雷电流幅值大小有关以外也与雷击点到保护安装处距离D相关，现有方法尚未提及该因素的影响。2)由于雷电录波数据是经过行波色散及衰减后测量获得的，故目前方法所得行波保护雷击动作边界值I不能真实反映实际雷电流幅值大小。3)用于雷击事件具有很大的随机性，由实际运行所得数据确定的边界值并不一定是能令行波保护动作的最小雷电流幅值。综上原因，由目前方法获得的特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值描述上并不完整，数值上并不精确。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种数值准确的特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法。本专利技术利用电磁暂态仿真软件进行特高压直流线路雷击仿真，根据获得所需数据进而确定特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值；本专利技术可根据实际需要选取线路上的参考点确定该点的行波保护雷击动作边界值I，对该值作了更完整的描述。本专利技术在事先确定雷电流幅值I的前提下进行特高压直流输电线路雷击仿真，可以将线路末端雷电录波数据与雷击时的雷电流幅值对应。本专利技术利用数值仿真方法可获得更连续的雷击数据，所确定的特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值更精确。本专利技术目的通过如下技术方案实现：1、特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法，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…Ni…Nn，则各个作用点到行波保护安装处的距离为D1、D2…Di…Dn；2)在各作用点进行雷电流幅值分别为I1、I2…Ik…Im的特高压直流输电线路雷击仿真，5kA≤Ii≤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Udl和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl，点Ni的仿真数据记集合Di＝{I1(Udl1,Idl1)…Im(Udlm,Idlm)}，I按照幅值从小到大排列；I1(Udl1,Idl1)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Udl1和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl1；如此类推；3)计算作用点Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率电压变化量ΔUk、整流侧电流变化量ΔIdl_R_k及逆变侧电流变化量ΔIdl_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Ti表示时刻，ΔT取150μs；式6(2)在当前Ti时刻下，取Ti以前的Ti-150、Ti-300、Ti-450、Ti-600、Ti-750时刻以及Ti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Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率所述电压变化量ΔUk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Ti-150、Ti-300、Ti-450、Ti-600、Ti-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ΔUset进行比较；式7C)根据比较结果，若大于整定值ΔUset，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ΔUk；基于采样时序，整流侧电流变化量判据ΔIdl_R及逆变侧电流变化量判据ΔIdl_I的计算及出口依据为：所述整流侧电流变化量ΔIdl_R_k及逆变侧电流变化量判据ΔIdl_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；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式9式10d)分别将与其定值ΔIdl_Rset比价，将与其定值ΔIdl_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ΔIdl_R；所有构成的图像即为整流侧电流变化量判据ΔIdl_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ΔUk、ΔIdlk_I和ΔIdlk_R均不出口，则更换下一个Ik对应的数据，重复步骤3)，直到首先出现某个Ik能令ΔUk、ΔIdlk_I和ΔIdlk_R同时达到保护定值时，该值为特高压直流输电线路位置Di处的行波保护雷击动作边界值5)更换下一个点Ni的仿真数据集合Di，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相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：1)本专利技术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。2)本专利技术的特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法为行波保护雷击动作边界值的确定提供了一种更准确的方法，对于运行人员及时提高行波保护雷击可靠性，减少行波保护保护的不正确动作，保障交直流互联电网的安全稳定运行具有重要意义。附图说明图1为特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法的电压判据逻辑图。图2为特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界值确定方法的电流判据逻辑图。图3为现有技术实际采样时序原理图。图4本专利技术采样时序原理图。图5为特高压直流输电线路行波保护雷击动作边界确定方法实现流程图。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
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…Ni…Nn，则各个作用点到行波保护安装处的距离为D1、D2…Di…Dn；2)在各作用点进行雷电流幅值分别为I1、I2…Ik…Im的特高压直流输电线路雷击仿真，5kA≤Ii≤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Udl和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl，点Ni的仿真数据记集合Di＝{I1(Udl1,Idl1)…Im(Udlm,Idlm)}，I按照幅值从小到大排列；I1(Udl1,Idl1)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Udl1和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl1；如此类推；3)计算作用点Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率电压变化量ΔUk、整流侧电流变化量ΔIdl_R_k及逆变侧电流变化量ΔIdl_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Ti表示时刻，ΔT取150μs；dUTidt=Udl_Ti-Udl_Ti-150ΔT]]> 式6(2)在当前Ti时刻下，取Ti以前的Ti‑150、Ti‑300、Ti‑450、Ti‑600、Ti‑750时刻以及Ti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Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率所述电压变化量ΔUk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Ti‑150、Ti‑300、Ti‑450、Ti‑600、Ti‑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ΔUset进行比较；ΔUTi=MaxUdl_Ti-Udl_Ti-5]]> 式7C)根据比较结果，若大于整定值ΔUset，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ΔUk；基于采样时序，整流侧电流变化量判据ΔIdl_R及逆变侧电流变化量判据ΔIdl_I的计算及出口依据为：所述整流侧电流变化量ΔIdl_R_k及逆变侧电流变化量判据ΔIdl_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；dITidt=Idl_Ti-1200-Idl_Ti-1350ΔT]]> 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ΔIdl_Ti_R=∫-21.99dITidτdt]]> 式9ΔIdl_Ti_I=∫-21.99ΔIdl_Ti_Rdt]]> 式10d)分别将与其定值ΔIdl_Rset比价，将与其定值ΔIdl_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ΔIdl_R；所有构成的图像即为整流侧电流变化量判据ΔIdl_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ΔUk、ΔIdlk_I和ΔIdlk_R均不出口，则更换下一个Ik对应的数据，重复步骤3)，直到首先出现某个Ik能令ΔUk、ΔIdlk_I和ΔIdlk_R同时达到保护定值时，该值为特高压直流输电线路位置Di处的行波保护雷击动作边界值5)更换下一个点Ni的仿真数据集合Di，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...
【技术特征摘要】
1.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…Ni…Nn，则各个作用点到行波保护安装处的距离为D1、D2…Di…Dn；2)在各作用点进行雷电流幅值分别为I1、I2…Ik…Im的特高压直流输电线路雷击仿真，5kA≤Ik≤35kA，幅值间隔1‐5kA，k为1、2…m；记录每次仿真时线路末端的电压Udl和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl，点Ni的仿真数据记集合Di＝{I1(Udl1,Idl1)…Im(Udlm,Idlm)}，I按照幅值从小到大排列；I1(Udl1,Idl1)为作用点N1处发生雷电流幅值I1时的线路末端的电压Udl1和线路末端安装的平波电抗器后侧的电流Idl1；如此类推；3)计算作用点Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率电压变化量ΔUk、整流侧电流变化量ΔIdl_R_k及逆变侧电流变化量ΔIdl_I_k，并判断行波保护出口情况；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Ti表示时刻，ΔT取150μs；(2)在当前Ti时刻下，取Ti以前的Ti-150、Ti-300、Ti-450、Ti-600、Ti-750时刻以及Ti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Ni在发生雷电流幅值为Ik情况下的行波保护电压变化率所述电压变化量ΔUk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Ti-150、Ti-300、Ti-450、Ti-600、Ti-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ΔUset进行比较；C)根据比较结果，若大于整定值ΔUset，则电压变化量判据出口；D)下一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李书勇，郭琦，饶宏，崔柳，黄立滨，蔡泽祥，梁益，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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