基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法及系统技术方案

本申请涉及一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法及系统，属于继电保护技术领域，解决现有方法存在的耐过渡电阻能力差、区外故障时易误动的问题，一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法，包括：交直流混联系统在发生故障后一个换相周期内，获取所述换流器的导通状态信息以及所述换流器所属一侧电路的特性参数；根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率；根据所述特征频率和所述特性参数，确定虚拟接地电阻；根据所述虚拟接地电阻，确定故障区域。本申请提供的技术方案可以提高故障判断结果的可靠性和灵敏性。的可靠性和灵敏性。的可靠性和灵敏性。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及继电保护
，尤其涉及一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法及系统。

技术介绍

[0002]目前直流线路保护主要分为行波保护、微分欠压保护和纵联电流差动保护。
[0003]上述保护方式均只考虑发生故障时直流线路中各参数的变化。然而故障发生且换流器处于导通状态时，直流线路中必然会受交流电的影响。
[0004]由于不考虑交流电的作用，现有方法在上述场景下进行线路保护时，容易出现在区内故障时耐过渡电阻能力差、区外故障时易误动、易受换流器运行工况和交流系统运行方式改变影响等问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本申请旨在提出一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法及系统，解决上述技术问题中的至少一个。
[0006]本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，本申请提供了一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法，包括：
[0008]交直流混联系统在发生故障后一个换相周期内，获取所述换流器的导通状态信息以及所述换流器所属一侧电路的特性参数；
[0009]根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率；
[0010]根据所述特征频率和所述特性参数，确定虚拟接地电阻；
[0011]根据所述虚拟接地电阻，确定故障区域。
[0012]进一步地，所述换流器为12脉波换流器，所述换流器对应四个导通状态，每一个导通状态对应一个所述导通状态信息；
[0013]所述特性参数包括：换流器特性参数和电路特性参数；
[0014]所述换流器特性参数包括：换流母线三相电压、预设节点的电压、换流变压器绕组的电流和换流变压器的变比中的一个或多个；
[0015]所述电路特性参数包括：所述所属一侧电路中各器件的结构参数、电流、电势、电感、等效电感和等效电阻中的一个或多个。
[0016]进一步地，所述根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率，包括：
[0017]根据所述电路特性参数和所述导通状态对应的换流器特性参数，确定所述换流器在所述导通状态下的阻抗；
[0018]根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定所述电路的特征频带；
[0019]根据所述电路的特征频带，确定所述电路的特征频率。
[0020]进一步地，所述根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定所述电路的特征频带，包括：
[0021]根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定阻抗特性方程：
[0022][0023]Z
rec
为直流线路测量阻抗，Z
s
为交流系统的阻抗，Z
ac
、Z
dc
分别为交流滤波器和直流滤波器的等效对地阻抗，Z
d
为平波电抗器的等效阻抗，Z
c
为换流器的等效阻抗；
[0024]根据所述阻抗特性方程，构建感性特征频带和/或整流侧容性特征频带；
[0025]所述感性特征频带具体为：
[0026][0027]所述容性特征频带为：
[0028][0029]其中，ω
1.1
、ω
1.2
、ω
1.3
、ω
1.4
、ω
1.5
及ω
1.6
为a
13
ω
13
+a
11
ω
11
+
…
+a1ω＝0的解；ω
2.2
、ω
2.2
、ω
2.3
、ω
2.4
、ω
2.5
及ω
2.6
为a
12
ω
12
+a
10
ω
10
+
…
+a0＝0的解。
[0030]进一步地，所述电路的特征频率为所述整流侧感性特征频带的最小角频率和次小角频率；
[0031]或，
[0032]所述电路的特征频率为所述整流侧容性特征频带的最小角频率和次小角频率。
[0033]进一步地，所述根据所述特征频率和所述特性参数，确定虚拟接地电阻，包括：
[0034]根据所述特性参数，构建虚拟接地电阻方程；
[0035]基于所述特征频率，求解所述虚拟接地电阻方程，得到所述虚拟接地电阻。
[0036]进一步地，所述根据所述虚拟接地电阻，确定故障区域，包括：
[0037]判断所述虚拟接地电阻是否大于预设整定值；
[0038]所述虚拟接地电阻小于预设整定值时，确定直流线路区内发生故障；
[0039]否则，确定直流线路区外发生故障。
[0040]第二方面，本申请实施例提供了一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护系统，包括：获取模块、特征频率计算模块和数据处理模块；
[0041]所述获取模块用于交直流混联系统在一个换相周期内发生故障后，获取所述换流器的导通状态信息以及所述换流器所属一侧电路的特性参数；
[0042]所述特征频率计算模块用于根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率；
[0043]所述数据处理模块用于根据所述特征频率和所述特性参数，确定虚拟接地电阻；根据所述虚拟接地电阻，确定故障区域。
[0044]进一步地，所述换流器为12脉波换流器，所述换流器对应四个导通状态，每一个导通状态对应一个所述导通状态信息；
[0045]所述特性参数包括：换流器特性参数和电路特性参数；
[0046]所述换流器特性参数包括：换流母线三相电压、预设节点的电压、换流变压器绕组的电流和换流变压器的变比中的一个或多个；
[0047]所述电路特性参数包括：所述所属一侧电路中各器件的结构参数、电流、电势、电感、等效电感和等效电阻中的一个或多个。
[0048]进一步地，所述特征频率计算模块用于根据所述电路特性参数和所述导通状态对应的换流器特性参数，确定所述换流器在所述导通状态下的阻抗；根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定所述电路的特征频带；根据所述电路的特征频带，确定所述电路的特征频率。
[0049]与现有技术相比，本申请技术效果为：
[0050]1、现有直流输电线路保护技术多基于直流侧故障电气量突变规律进行故障判别，其保护定值依赖经验，但缺乏对直流线路及其送、受端换流器和交流系统的故障建模分析。而本申请基于换流器的导通状态，确定特征频率。并利用特征频率表征交流线路对直流线路的影响，实现量化交流线路对直流线路的影响。再根据特征频率，确定虚拟电阻。即在较短时间段内直流故障线路及其送、受端换流器和交流系统将组成一个确定的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟接地电阻的高压直流线路纵联保护方法，其特征在于，包括：交直流混联系统在发生故障后一个换相周期内，获取换流器的导通状态信息以及所述换流器所属一侧电路的特性参数；根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率；根据所述特征频率和所述特性参数，确定虚拟接地电阻；根据所述虚拟接地电阻，确定故障区域。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述换流器为12脉波换流器，所述换流器对应四个导通状态，每一个导通状态对应一个所述导通状态信息；所述特性参数包括：换流器特性参数和电路特性参数；所述换流器特性参数包括：换流母线三相电压、预设节点的电压、换流变压器绕组的电流和换流变压器的变比中的一个或多个；所述电路特性参数包括：所述所属一侧电路中各器件的结构参数、电流、电势、电感、等效电感和等效电阻中的一个或多个。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述导通状态信息和所述特性参数，确定所述电路的特征频率，包括：根据所述电路特性参数和所述导通状态对应的换流器特性参数，确定所述换流器在所述导通状态下的阻抗；根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定所述电路的特征频带；根据所述电路的特征频带，确定所述电路的特征频率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定所述电路的特征频带，包括：根据所述换流器在所述导通状态下的阻抗和所述电路特性参数，确定阻抗特性方程：Z
rec
为直流线路测量阻抗，Z
s
为交流系统的阻抗，Z
ac
、Z
dc
分别为交流滤波器和直流滤波器的等效对地阻抗，Z
d
为平波电抗器的等效阻抗，Z
c
为换流器的等效阻抗；根据所述阻抗特性方程，构建感性特征频带和/或整流侧容性特征频带；所述感性特征频带具体为：
所述容性特征频带为：其中，ω
1.1
、ω
1.2
、ω
1.3
、ω
1.4
、ω
1.5
及ω
1.6
为a
13
ω
13
+a
11
ω
11
+
…
+a1ω＝0的解；ω
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，周宜晴，吴羽翀，赵文越，王栩成，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：