基于计算电阻的高压直流输电线路纵联保护

发布时间：2020-03-16 17:34

【摘要】：针对传统高压直流输电线路纵联电流差动保护受线路分布电容影响大、可靠性差的问题,提出一种基于计算电阻的纵联保护方案。利用线路两端故障电压电流的直流分量计算线路的计算电阻,区内故障时,该值相对较小;区外故障时,该值很大。以此为基础,提出了根据故障极与健全极线路上计算功率的差异实现准确选极的方案。该方案对采样率要求低、整定简单明确且不受分布电容电流的影响。理论分析和大量仿真结果表明,该保护选择性好,可靠性高,对高阻接地故障有足够的灵敏性。RTDS试验和现场故障录波数据有效验证了其性能。
【图文】：

直流输电系统,双极

戎档木?对值即为直流输电线路的计算电阻。区内故障时，该值相对较小;区外故障时，该值很大，根据此特征可以实现区内外故障的判别。通过分析故障附加状态直流网络的电阻特性，提出了计算电阻的整定方法。本方案基于电压电流的直流故障分量，因此不受线路容性参数的影响，不需要补偿分布电容电流，也不受交流侧穿越交流电流的影响。ＲTDS仿真试验和现场故障录波数据均表明，，两侧数据同步误差对保护影响很小，保护可靠性较高。1高压直流输电系统两端高压直流输电系统主要由整流站、逆变站和直流输电线路三部分构成。图1为双极高压直流输电系统的原理图。图1中，G表示双极直流输电系统两侧的交流系统;Lp表示平波电抗器，点划线框内是直流滤波器组;平波电抗器、直流滤波器和中性线接地电容器组共同构成了直流侧滤波环节;f1～f5为故障点的位置:f1是直流线路内部的故障点，f2是整流侧平波电抗器外侧的故障点，f3是逆变侧平波电抗器外侧的故障点，f4是整流侧交流母线上的故障点，f5是逆变侧交流母线上的故障点。图1双极直流输电系统Fig.1HVDCtransmissionsystemwithtwoelectrodes2区内外故障特征分析2.1区内故障分析直流线路故障发生后的瞬间(即直流系统控制系统动作之前)，根据叠加原理，直流输电系统的故障状态可以等效为非故障状态与故障附加状态的叠加。系统故障附加状态的直流网络如图2所示(本文所规定的正方向均以从母线指向线路为正)。图2区内故障时故障附加状态的直流网络示意图Fig.2Diagramofpost-internal-faultDCsuperpositioncircuit图2中，m、n为直流线路保护的安装位置，F为故障点的位置。由于提取了系统故障附加状态的直流网络，因此可以忽略直流输电系统各元件阻抗的电抗?

示意图,直流网络,故障附加状态,区内故障

酥绷鞑嗦瞬ɑ方?f1～f5为故障点的位置:f1是直流线路内部的故障点，f2是整流侧平波电抗器外侧的故障点，f3是逆变侧平波电抗器外侧的故障点，f4是整流侧交流母线上的故障点，f5是逆变侧交流母线上的故障点。图1双极直流输电系统Fig.1HVDCtransmissionsystemwithtwoelectrodes2区内外故障特征分析2.1区内故障分析直流线路故障发生后的瞬间(即直流系统控制系统动作之前)，根据叠加原理，直流输电系统的故障状态可以等效为非故障状态与故障附加状态的叠加。系统故障附加状态的直流网络如图2所示(本文所规定的正方向均以从母线指向线路为正)。图2区内故障时故障附加状态的直流网络示意图Fig.2Diagramofpost-internal-faultDCsuperpositioncircuit图2中，m、n为直流线路保护的安装位置，F为故障点的位置。由于提取了系统故障附加状态的直流网络，因此可以忽略直流输电系统各元件阻抗的电抗分量，只考虑电阻分量。ＲF为故障点的过渡电阻，Ｒp为平波电抗器等效电阻，Ｒ1b为直流滤波器组等效电阻，Ｒsm、Ｒsn为换流器等效电阻，Ｒx为故障点到整流侧的直流线路等效电阻，Ｒy为故障点到逆变侧的直流线路等效电阻。对于线路两端的故障电流直流分量，有Img(dc)+Ing(dc)=IFg(dc)=IF(dc)(1)式中，Img(dc)和Ing(dc)分别为故障附加网络中整流侧和逆变侧故障电流的直流分量;IF(dc)是故障电流的直流分量。对于线路两端的直流电压，有85

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