一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法及裝置製造方法
2023-09-24 00:30:40 1
一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法及裝置，其特徵在於：設置多端直流系統模型，在多端直流系統中形成多端直流線路的T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站，通過以T接點為支點形成若干條多端直流支路；開關站中設置交流斷路器或者快速直流開關；設置一個基準同步時鐘，該基準同步時鐘通過選擇GPS或北鬥同步對時；檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構建特徵函數，計算函數的特徵值，將特徵值與零進行比較，判斷故障行波的發生支路。本發明涉通過換流站接收故障行波的時間差，計算故障行波傳輸距離關係來判斷故障的發生支路，簡化了線路結構、能通過計算對故障判斷處理，動作速度快。
【專利說明】一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法及裝置，屬於電力系統中故障分析判斷【技術領域】。
【背景技術】
[0002]多端直流輸電具有多電源供電、多落點受電，單線路故障不影響其他正常系統的特點。當多個交流系統需要直流互聯、有多電源供電和多落點受電需求、徵地條件無法滿足原有雙端系統擴容時，多端直流輸電系統具有明顯優勢。在我國「西電東送」戰略中多端直流輸電發揮了重要作用。近年來，國家電網和南方電網都已有多個直流輸電工程投入建設和商業運行。
[0003]並聯型多端直流電輸電系統中，高壓直流線路並聯使用，特點是當任意換流站間直流線路故障時，系統中所有換流站都感受到直流線路故障。在並聯型接線方式下，當發生線路故障時，必須能夠快速隔離故障，剩餘正常系統應能夠恢復運行。如不在T節點處設置電流互感器，則多端直流線路保護的原理只能判別是區內故障還是區外故障，而無法判別故障在哪條直流線路，將影響故障的隔離和直流的恢復。
[0004]目前工程的做法是在線路的T接點處設置匯流母線以及開關設備，並為每條線路配置電流互感器。通過採集線路兩側的數據，將多端直流的線路結構劃分為多條雙端線路，並通過直流線路行波保護來進行檢測和切除直流線路故障，保證電力系統的正常運行。但該方式存在以下缺點:1、使用了電流互感器、硬體設備昂貴、且佔地面積大，成本高。2、在T接點處還需要設置保護裝置與換流站側的保護裝置進行配合，增加了通信通道需求，結構複雜，資金投入大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一，是為了解決上述現有技術設備佔地面積和投資大，且成本高的問題，提供一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，該判別方法無需在T接點處設置電流互感器，即可實現故障支路的判別，減少了硬體設備的配置，節省工程投資。具有簡化線路結構、成本低和可靠性高的特點。
[0006]本發明的目的之二，是為了提供一種多端直流線路保護的故障分支的判別裝置。
[0007]本發明的目的之一可以通過以下技術方案達到:
[0008]一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，其特徵在於包括以下步驟:
[0009]I)設置多端直流系統模型，在多端直流系統中形成多端直流線路的T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站，通過以T接點為支點形成若干條多端直流支路；開關站中設置開斷設備，所述開斷設備為交流斷路器或者快速直流開關；
[0010]2)為多端直流系統模型的若干個多端直流換流站設置一個基準同步時鐘，該基準同步時鐘通過選擇GPS或北鬥同步對時，或通過保護裝置之間的桌球對時方式使各站的時鐘同步到一個基準上；[0011]3)檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構建特徵函數，計算函數的特徵值，將特徵值與零進行比較，判斷故障行波的發生支路。
[0012]本發明的目的之一還可以通過採取如下技術方案達到:
[0013]作為一種優選方案，所述的多端直流系統模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站；以Tl和T2為支點形成AT1、BTU CT2和DT2四條直流支路，設定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點處和各支路的換流站處設置交流斷路器或者快速直流開關，形成多端直流線路的開斷設備SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42 ;通過關係式:
[0014]f (t1； t2) =v (tft) - (L2-L1)和
[0015]
【權利要求】
1.一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)設置多端直流系統模型，在多端直流系統中形成多端直流線路的T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站，通過以T接點為支點形成若干條多端直流支路；開關站中設置開斷設備，所述開斷設備為交流斷路器或者快速直流開關； 2)為多端直流系統模型的若干個多端直流換流站設置一個基準同步時鐘，該基準同步時鐘通過選擇GPS或北鬥同步對時，或通過保護裝置之間的桌球對時方式使各站的時鐘同步到一個基準上； 3)檢測各換流站接收到的故障行波，以各換流站之間接收到故障行波的時間差為變量，構建特徵函數，計算函數的特徵值，將特徵值與零進行比較，判斷故障行波的發生支路。
2.根據權利要求1所述的一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，其特徵在於:所述的多端直流系統模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站；以Tl和T2為支點形成AT1、BT1、CT2和DT2四條直流支路，設定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點處和各支路的換流站處設置交流斷路器或者快速直流開關，形成多端直流線路的開斷設備SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、SW41、SW42 ;通過關係式:
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1)和
3.根據權利要求2所述的一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，其特徵在於包括如下具體步驟: 1)計算故障行波在Tl接點的特徵函數數值，設故障行波到達Tl接點A、B換流站所需要的時間為tp t2，V為故障行波的傳播速度，建立h和t2的關係函數:
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1) (I) 2)當故障發生在ATI支路，假設X為故障點距離換流站A的距離，有: Vt1=X (2) Vt2=L^L2-X (3) 將式(2)和(3)代入式(I)得:
f (t1； t2) =2L「2x > O 3)當故障點發生在BTl支路，假設X為故障點距離換流站B的距離，有:Vt2=X (4) Vt1=L^L2-X (5) 將式(4)和(5)代入式(I)得: f (t1； t2) =2x_2L2 < O 4)當故障點發生在其它支路時，有: Vt2=L^L2-Vt1 (6) 將式(6)代入式(I)得: f (t1； t2) = O (7) 5)由步驟I)-4)所述可知:
4.根據權利要求3所述的一種多端直流線路保護的故障分支的判別方法，其特徵在於:綜合步驟5)和10),通過f (t」 t2)、f (t3, t4)的特徵值,可知故障判斷結果為: 1)若fU1, t2) > 0，且f (t3，t4)=0，判定為故障發生在ATl支路； 2)若f(t」t2) 0，判定為故障發生在CTl支路；4)若f(t1,t2)=0，且f(t3，t4) < O，判定為故障發生在DTl支路； 5)若f(t1-t2)=0，且f(t3，t4)=0，判定為故障發生在T1T2支路。
5.一種多端直流線路保護的故障分支的判別裝置，其特徵在於:包括多端直流系統模型和開斷設備，所述的多端直流系統模型為包括若干個換流站的多端模型，其中，一部分換流站為整流站，另一部分換流站為逆變站；該多端模型中形成至少形成二個多端直流線路T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站；以所述T接點為支點形成至少四條直流支路，設定所述各支路的長度及T接點之間的距離；在1'接點處和各支路的換流站處設置交流斷路器或者快速直流開關，形成多端直流線路的開斷設備。
6.根據權利要求5所述的一種多端直流線路保護的故障分支的判別裝置，其特徵在於:所述的多端直流系統模型為包括換流站A、B、C、D的四端模型，其中換流站A與換流站B為整流站，換流站C和換流站D為逆變站；該四端模型中形成Tl和T2 二個多端直流線路T接點，在T接點設置開關站或與相應的換流站合併設置開關站；以Tl和T2為支點形成AT1、BTUCT2和DT2四條直流支路，設定所述各支路的長度分別為L1、L2、L3和L4，T接點Tl與T2之間的距離為L5 ;在T接點處和各支路的換流站處設置交流斷路器或者快速直流開關，形成多端直流線路的開斷設備SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42。
【文檔編號】G01R31/08GK103825257SQ201410016024
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】施世鴻, 賈紅舟, 倫振堅, 谷新梅, 譚茂強, 馮曉東 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院