一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法及装置，其特征在于：设置多端直流系统模型，在多端直流系统中形成多端直流线路的T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站，通过以T接点为支点形成若干条多端直流支路；开关站中设置交流断路器或者快速直流开关；设置一个基准同步时钟，该基准同步时钟通过选择GPS或北斗同步对时；检测各换流站接收到的故障行波，以各换流站之间接收到故障行波的时间差为变量，构建特征函数，计算函数的特征值，将特征值与零进行比较，判断故障行波的发生支路。本发明涉通过换流站接收故障行波的时间差，计算故障行波传输距离关系来判断故障的发生支路，简化了线路结构、能通过计算对故障判断处理，动作速度快。
【专利说明】一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法及装置，属于电力系统中故障分析判断【技术领域】。
【背景技术】
[0002]多端直流输电具有多电源供电、多落点受电，单线路故障不影响其他正常系统的特点。当多个交流系统需要直流互联、有多电源供电和多落点受电需求、征地条件无法满足原有双端系统扩容时，多端直流输电系统具有明显优势。在我国“西电东送”战略中多端直流输电发挥了重要作用。近年来，国家电网和南方电网都已有多个直流输电工程投入建设和商业运行。
[0003]并联型多端直流电输电系统中，高压直流线路并联使用，特点是当任意换流站间直流线路故障时，系统中所有换流站都感受到直流线路故障。在并联型接线方式下，当发生线路故障时，必须能够快速隔离故障，剩余正常系统应能够恢复运行。如不在T节点处设置电流互感器，则多端直流线路保护的原理只能判别是区内故障还是区外故障，而无法判别故障在哪条直流线路，将影响故障的隔离和直流的恢复。
[0004]目前工程的做法是在线路的T接点处设置汇流母线以及开关设备，并为每条线路配置电流互感器。通过采集线路两侧的数据，将多端直流的线路结构划分为多条双端线路，并通过直流线路行波保护来进行检测和切除直流线路故障，保证电力系统的正常运行。但该方式存在以下缺点:1、使用了电流互感器、硬件设备昂贵、且占地面积大，成本高。2、在T接点处还需要设置保护装置与换流站侧的保护装置进行配合，增加了通信通道需求，结构复杂，资金投入大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一，是为了解决上述现有技术设备占地面积和投资大，且成本高的问题，提供一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，该判别方法无需在T接点处设置电流互感器，即可实现故障支路的判别，减少了硬件设备的配置，节省工程投资。具有简化线路结构、成本低和可靠性高的特点。
[0006]本发明的目的之二，是为了提供一种多端直流线路保护的故障分支的判别装置。
[0007]本发明的目的之一可以通过以下技术方案达到:
[0008]一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，其特征在于包括以下步骤:
[0009]I)设置多端直流系统模型，在多端直流系统中形成多端直流线路的T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站，通过以T接点为支点形成若干条多端直流支路；开关站中设置开断设备，所述开断设备为交流断路器或者快速直流开关；
[0010]2)为多端直流系统模型的若干个多端直流换流站设置一个基准同步时钟，该基准同步时钟通过选择GPS或北斗同步对时，或通过保护装置之间的乒乓对时方式使各站的时钟同步到一个基准上；[0011]3)检测各换流站接收到的故障行波，以各换流站之间接收到故障行波的时间差为变量，构建特征函数，计算函数的特征值，将特征值与零进行比较，判断故障行波的发生支路。
[0012]本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到:
[0013]作为一种优选方案，所述的多端直流系统模型为包括换流站A、B、C、D的四端模型，其中换流站A与换流站B为整流站，换流站C和换流站D为逆变站；该四端模型中形成Tl和T2 二个多端直流线路T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站；以Tl和T2为支点形成AT1、BTU CT2和DT2四条直流支路，设定所述各支路的长度分别为L1、L2、L3和L4，T接点Tl与T2之间的距离为L5 ;在T接点处和各支路的换流站处设置交流断路器或者快速直流开关，形成多端直流线路的开断设备SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42 ;通过关系式:
[0014]f (t1； t2) =v (tft) - (L2-L1)和
[0015]
【权利要求】
1.一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，其特征在于包括以下步骤: 1)设置多端直流系统模型，在多端直流系统中形成多端直流线路的T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站，通过以T接点为支点形成若干条多端直流支路；开关站中设置开断设备，所述开断设备为交流断路器或者快速直流开关； 2)为多端直流系统模型的若干个多端直流换流站设置一个基准同步时钟，该基准同步时钟通过选择GPS或北斗同步对时，或通过保护装置之间的乒乓对时方式使各站的时钟同步到一个基准上； 3)检测各换流站接收到的故障行波，以各换流站之间接收到故障行波的时间差为变量，构建特征函数，计算函数的特征值，将特征值与零进行比较，判断故障行波的发生支路。
2.根据权利要求1所述的一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，其特征在于:所述的多端直流系统模型为包括换流站A、B、C、D的四端模型，其中换流站A与换流站B为整流站，换流站C和换流站D为逆变站；该四端模型中形成Tl和T2 二个多端直流线路T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站；以Tl和T2为支点形成AT1、BT1、CT2和DT2四条直流支路，设定所述各支路的长度分别为L1、L2、L3和L4，T接点Tl与T2之间的距离为L5 ;在T接点处和各支路的换流站处设置交流断路器或者快速直流开关，形成多端直流线路的开断设备SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、SW41、SW42 ;通过关系式:
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1)和
3.根据权利要求2所述的一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，其特征在于包括如下具体步骤: 1)计算故障行波在Tl接点的特征函数数值，设故障行波到达Tl接点A、B换流站所需要的时间为tp t2，V为故障行波的传播速度，建立h和t2的关系函数:
f (t1； t2) =v (t2-ti) - (L2-L1) (I) 2)当故障发生在ATI支路，假设X为故障点距离换流站A的距离，有: Vt1=X (2) Vt2=L^L2-X (3) 将式(2)和(3)代入式(I)得:
f (t1； t2) =2L「2x > O 3)当故障点发生在BTl支路，假设X为故障点距离换流站B的距离，有:Vt2=X (4) Vt1=L^L2-X (5) 将式(4)和(5)代入式(I)得: f (t1； t2) =2x_2L2 < O 4)当故障点发生在其它支路时，有: Vt2=L^L2-Vt1 (6) 将式(6)代入式(I)得: f (t1； t2) = O (7) 5)由步骤I)-4)所述可知:
4.根据权利要求3所述的一种多端直流线路保护的故障分支的判别方法，其特征在于:综合步骤5)和10),通过f (t” t2)、f (t3, t4)的特征值,可知故障判断结果为: 1)若fU1, t2) > 0，且f (t3，t4)=0，判定为故障发生在ATl支路； 2)若f(t”t2) < 0，且f (t3，t4)=0，判定为故障发生在BTl支路； 3)若f(t”t2)=0mt3，t4) > 0，判定为故障发生在CTl支路；4)若f(t1,t2)=0，且f(t3，t4) < O，判定为故障发生在DTl支路； 5)若f(t1-t2)=0，且f(t3，t4)=0，判定为故障发生在T1T2支路。
5.一种多端直流线路保护的故障分支的判别装置，其特征在于:包括多端直流系统模型和开断设备，所述的多端直流系统模型为包括若干个换流站的多端模型，其中，一部分换流站为整流站，另一部分换流站为逆变站；该多端模型中形成至少形成二个多端直流线路T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站；以所述T接点为支点形成至少四条直流支路，设定所述各支路的长度及T接点之间的距离；在1'接点处和各支路的换流站处设置交流断路器或者快速直流开关，形成多端直流线路的开断设备。
6.根据权利要求5所述的一种多端直流线路保护的故障分支的判别装置，其特征在于:所述的多端直流系统模型为包括换流站A、B、C、D的四端模型，其中换流站A与换流站B为整流站，换流站C和换流站D为逆变站；该四端模型中形成Tl和T2 二个多端直流线路T接点，在T接点设置开关站或与相应的换流站合并设置开关站；以Tl和T2为支点形成AT1、BTUCT2和DT2四条直流支路，设定所述各支路的长度分别为L1、L2、L3和L4，T接点Tl与T2之间的距离为L5 ;在T接点处和各支路的换流站处设置交流断路器或者快速直流开关，形成多端直流线路的开断设备SW11、SW12、Sff2K SW22、SW31、SW32、Sff4K SW42。
【文档编号】G01R31/08GK103825257SQ201410016024
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】施世鸿, 贾红舟, 伦振坚, 谷新梅, 谭茂强, 冯晓东 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院