线路参数
[0108]
[0109] 根据表2所示参数，接地极线路正常运行时监测装置安装处监测到的系统阻抗 Zriomml应为·
[0110] Znornal= 247. 326+j7. 399Ω
[0111] 而根据实测参数得到的整定值却为：
[0112] Zsetl= 251. 482+jl7. 2853Ω
[0113] 两者之间的欧式距离达到10. 72Ω。
[0114] 设定接地极线路在4km处出现金属性短路故障，根据仿真结果，该工况下监测装 置安装处检测到的阻抗Z"为：
[0115] 1=249. 234+j42. 4819Ω
[0116] 根据上述计算结果，有
[0117] Zn-Znornal | = 35. 14Ω
[0118] Zn-Zsetl| = 25.30Ω
[0119] 由此可见，虽然故障时监测装置检测到的阻抗与正常运行点阻抗间的偏差大于 30Ω，但由于检测阻抗与整定值间偏差小于30Ω，根据传统ELIS的动作特性，监测装置出 现拒动。
[0120] 大量仿真结果表明，在表1所示参数下，即使是金属性短路，在线路出现单线接地 故障时，出现拒动的范围依然占线路全长的21. 9%。
[0121] 根据故障监测方法整定原则，利用接地极引线实测值计算故障监测整定值为 0. 1UM__。t= 0. 2s时，设置接地极线路在4km处分别出现双回同点金属性接地以及单回金 属性接地两种故障，可以得到高频电压变化量随时间的变化曲线如图9与图10所示，图中 实线表示电压突变量，虚线表示整定值。
[0122] 由图9和图10可知，当接地极线路正常运行时，监测装置安装处测量到的电压变 化较小，远远小于故障监测定值，因此监测装置可靠不动作。而当接地极线路出现故障时， 监测装置安装处电压则会发生突变，突变量超过了整定值，监测装置可靠动作。由此可以证 明，本方法具备比传统ELIS阻抗监测更强的可靠性。
[0123] 同时由图9和图10可知，当接地极引线出现双回同点金属性接地故障时，监测装 置安装处的电压变化量大于正常运行时电压模值，而当接地极线路出现单回金属性接地故 障时，监测装置安装处的电压变化量比双回接地时明显减小。该结论与前文分析结论相符。
[0124] 为了验证算法的有效性，表3中分别考虑了接地极线路在5km，20km，50km，70km以 及100km处出现单回接地短路及双回同时接地短路故障的情况。由于接地极线路电压等级 偏低（在5000A电流注入下仅有7. 70kV)，出现高过渡电阻可能性偏低，因此本文中过渡电 压仅考虑0Ω，200Ω两种情况。表中" + "表示动作，表示不动作。
[0125] 表3故障仿真结果
[0126]
[0127]
[0128] 由表3可知，利用本文提出的故障监测方法及整定策略，当接地极线路出现过渡 电阻小于200Ω以下的接地故障时，均能可靠识别出故障，故障监测范围达到线路全长。同 时值得指出的是，由于仿真模型中未忽略电阻的影响，因此当故障点据保护安装处101. 4km时，双回引线同点接地后电压突变量略小于正常运行时电压，但依然满足金属性故障比非 金属性故障产生的突变量高的特点。
[0129] 同时大量仿真计算还表明，由于接地极引线两侧装设有阻波装置，因此直流输电 极1、极2操作与故障不会影响接地极引线故障监测效果。同时，由于故障监测整定中延时 与At取值较大，因此故障监测算法不会因雷电、操作等过渡过程的影响而产生误动。
[0130] 本发明具有如下有益效果：
[0131] 1)接地极引线在出现金属性接地故障时，线路首端电压会出现突变。接地极引线 出现双回同点金属性接地故障时，监测装置安装处的电压变化量与故障距离之间呈周期性 变化。在忽略电阻的情况下，电压变化量将大于正常运行时电压模值。而当接地极引线单 回接地故障时，监测装置安装处的电压变化量也随故障距离呈周期性变化，在典型工程阐 述下，电压变化量的数值介于〇. 231]1_与1. 3UMnOT之间。
[0132] 2)在非金属性故障情况下，监测装置安装处的电压变化量同样随故障距离呈周期 性变化，变化周期与金属性故障时相同。此时，电压变化量幅值较金属性故障时有所下降， 但在电压变化量大时下降较多，而电压变化量小时下降较少，有利于故障监测可靠性的提 升。
[0133] 3)本文利用接地极线路故障前后监测装置安装处的电压突变特性，构造判据，实 现了接地极线路的故障监测。仿真结果表明，利用本文提出的故障监测方法及整定策略， 当接地极线路出现过渡电阻小于200Ω以下的接地故障时，故障监测系统均能可靠辨识故 障。
[0134] 以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法，其特征在于：包括以下步骤： (a) 搭建接地极引线故障监测装置硬件结构； (b) 向接地极引线注入幅值恒定的高频电流信号； (c) 根据检测接地极引线上故障点的电压变化量，判断故障。2. 根据权利要求1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，其特征 在于：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。3. 根据权利要求2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，其特征 在于：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。4. 根据权利要求1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，其特征 在于：所述步骤（c)的具体过程为： (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； (c2)设定一个整定值； (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，则判断接 地极线路存在故障，反之则不存在故障。5. 根据权利要求4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，其特征 在于：所述步骤（cl)中两个时刻的间隔为0.Is。6. 根据权利要求4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，其特征 在于：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%。7. 根据权利要求4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，其特征 在于：还包括步骤（c4)，所述步骤（c4)的具体过程为： (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； (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。
【专利摘要】本发明公开了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：(a)搭建接地极引线故障监测装置硬件结构；(b)向接地极引线注入幅值恒定的高频电流信号；(c)根据检测接地极引线上故障点的电压变化量，判断故障。本发明能够降低辨识方法的复杂性，提高识别的可靠性，避免出现不正确动作的情况。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105388398
【申请号】CN201511000374
【发明人】王曦, 滕予非, 张华 , 唐伟, 唐伦, 胡鹏飞
【申请人】国网四川省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月25日