一种特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电系统领域，具体涉及一种特高压直流输电系统接地极引线故障监 测方法。
【背景技术】
[0002] 接地极是特高压直流输电系统中必不可少的设备，主要起到为不平衡电流提供 通路、钳制中性点电压等作用。随着特高压直流工程的快速发展，接地极址的选择日益困 难，为避免直流偏磁对换流站设备产生影响，部分直流工程的接地极址距离换流站已超过 100km。长距离的接地极引线发生故障的概率已不容忽视，因此接地极引线的故障监测问题 越来越引起电力系统运行检修人员的重视。
[0003] 目前投运的特高压直流输电工程中，接地极引线主要采用电流不平衡保护原理， 通过检测双回接地极引线的电流不平衡度，对接地极引线故障进行辨识，具有较高的灵敏 度。同时，也有研究提出可利用直流差动保护或过电压保护原理辨识接地极引线故障，同样 取得较好的效果。然而，由于高压直流输电系统在双极平衡运行或单极一金属回线时接地 极引线并无电流流过，故以上策略均只能在单极一大地回线运行方式时发挥作用。
[0004] 为解决特高压直流输电系统双极平衡运行或单极一金属回线运行方式下，接地极 引线故障诊断困难的问题，有文献提出了利用行波测距的方法，实现引线故障辨识，然而该 方法硬件要求较高，工程上实施较为困难。另一些文献则提出了接地极引线阻抗监测原理， 通过接地极引线注入高频信号，监测接地极引线阻抗变化，从而实现故障辨识。然而，高频 信号环境下接地极引线参数的准确性严重影响阻抗监测原理的性能。研究表明，即使参数 存在1 %的偏差，也可能导致高频环境下接地极引线测量阻抗出现10%以上的波动，加剧 了基于阻抗监测原理的故障辨识方法的复杂性，降低了方法的可靠性，甚至出现不正确动 作的情况。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法，解决 目前的故障监测方法存在辨识复杂、可靠性不高、甚至是监测出错的问题。
[0006] 本发明通过下述技术方案实现：
[0007] -种特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法，包括以下步骤：
[0008] (a)搭建接地极引线故障监测装置硬件结构；
[0009] (b)向接地极引线注入幅值恒定的高频电流信号；
[0010] (c)根据检测接地极引线上故障点的电压变化量，判断故障。
[0011] 进一步地，作为优选方案，所述步骤（a)中的故障监测装置硬件结构包括换流站 带通滤波器、信号注入及测量装置、接地极线路以及接地极带通滤波器，所述换流站带通滤 波器的输入端连接到换流站的换流器，换流站带通滤波器的输出端连接到接地极线路的首 端，接地极线路的末端连接到接地极带通滤波器，信号注入及测量装置连接到接地极线路 的首端。
[0012] 进一步地，作为优选方案，所述接地极带通滤波器的两端并联有一个电阻，该电阻 的阻值与接地极线路的波阻抗相匹配。
[0013] 进一步地，作为优选方案，所述步骤（c)的具体过程为：
[0014] (Cl)测量出接地极线路监测装置安装处在某两个时刻的电压值，并计算出电压变 化量；
[0015] (c2)设定一个整定值；
[0016] (c3)比较电压变化量与整定值的大小，当电压变化量等于或大于整定值时，则判 定接地极线路存在故障，反之则不存在故障。
[0017] 进一步地，作为优选方案，所述步骤（cl)中两个时刻的间隔为0.Is。
[0018] 进一步地，作为优选方案，所述步骤（c2)中的整定值为单回线路金属性故障时接 地极电路首端的电压变化量最小值的30 %~50%。
[0019]进一步地，作为优选方案，还包括步骤（c4)，所述步骤（c4)的具体过程为：
[0020] (c41)得出电压变化量与故障距离之间的关系，其中，故障距离为故障点到接地极 线路的首端的距离；
[0021] (c42)当电压变化量随故障距离呈周期性变化，且电压变化量均大于正常运行时 的电压模值时，则可判定故障为双回接地极引线同点接地故障；反之，则为单回接地极线路 接地故障。
[0022] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0023] 本发明通过向接地极引线注入恒定幅值的高频电流信号，并通过检测监测装置安 装处的高频电压突变对线路故障进行辨识，能够有效地识别接地极线路故障，具有一定的 抗过渡电阻能力，具有较好地应用前景。
【附图说明】
[0024] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部 分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0025]图1为本发明的故障监测装置的硬件结构示意图；
[0026] 图2为接地极线路双回同点接地故障分量网络；
[0027] 图3为接地极线路单回接地故障分量网络；
[0028] 图4为f(γ，lf)模值随故障距离的变化关系；
[0029] 图5为接地极线路双回同点非金属性接地故障分量网络；
[0030] 图6为不同过渡电阻情况下f(γ，lf)模值随故障距离的变化关系；
[0031] 图7为电容误差对整定值计算误差的影响；
[0032] 图8为电感误差对整定值误差的影响；
[0033] 图9为双回接地极引线同点金属性接地；
[0034] 图10为单回接地极引线金属性接地。
【具体实施方式】
[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本 发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作 为对本发明的限定。
[0036] 实施例
[0037] 本发明所述的一种特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法，包括以下步 骤：
[0038] (a)搭建接地极引线故障监测装置硬件结构；
[0039] (b)向接地极引线注入幅值恒定的高频电流信号；
[0040] (c)根据检测接地极引线上故障点的电压变化量，判断故障。
[0041] 如图1所示，具体地，步骤（a)中的故障监测装置硬件结构包括换流站带通滤波 器、信号注入及测量装置、接地极线路以及接地极带通滤波器，所述换流站带通滤波器的输 入端连接到换流站的换流器，换流站带通滤波器的输出端连接到接地极线路的首端，接地 极线路的末端连接到接地极带通滤波器，信号注入及测量装置连接到接地极线路的首端。
[0042] 具体地，接地极带通滤波器的两端并联有一个电阻，该电阻的阻值与接地极线路 的波阻抗相匹配。
[0043] 具体地，步骤（c)的具体过程为：
[0044] (cl)测量出接地极线路监测装置安装处在某两个时刻的电压值，并计算出电压变 化量；
[0045] (c2)设定一个整定值；
[0046] (c3)比较电压变化量与整定值的大小，当电压变化量等于或大于整定值时，则判 定接地极线路存在故障，反之则不存在故障。
[0047] 具体地，步骤（cl)中两个时刻的间隔为0.Is。
[0048] 具体地，步骤（c2)中的整定值为单回线路金属性故障时接地极电路首端的电压 变化量最小值的30%~50%。
[0049] 具体地，还包括步骤（c4)，所述步骤（c4)的具体过程为：
[0050] (c41)得出电压变化量与故障距离之间的关系，其中，故障距离为故障点到接地极 线路的首端的距离；
[0051] (c42)当电压变化量随故障距离呈周期性变化，且电压变化量均大于正常运行时 的电压模值时，则可判定故障为双回接地极引线同点接地故障；反之，则为单回接地极线路 接地故障。
[0052] 下面对本发明的判断原理及过程进行如下阐述：
[0053] 接地极引线出现倒塔等严重故障时，可能出现双回线路同点接地的情况，该工况 下的故障分量网络如图2所示。图2中，M、N点为