一种±500 kV混合双极高压直流输电线路保护的新方法

针对混合高压直流输电线路距离长、故障率高的问题,提出了一种适用于±500 kV的混合直流输电线路的保护方法。根据混合双极高压直流输电线路边界元件两侧的信号高低频能量不同,同时考虑到故障类型以及过渡电阻对诊断结果的影响,构造了有功功率故障分量的暂态能量比值的保护方法。该方法利用小波包变换对有功功率故障分量分解,得到各节点暂态能量;利用正、负极能量比值的大小区分区内、外故障,根据正、负极能量比值的差值区分单、双极故障,并利用正、负极部分频带能量和进行故障选极。采用电磁仿真软件PSCAD/EMTDC搭建±500 kV混合双极高压直流输电系统仿真模型,并利用MATLAB结合保护判据进行保护算法的仿真验证,结果表明:所提方法耐过渡电阻能力高,数据采集时间窗为3 ms,在不同的工况下都可以快速、准确识别区内外故障,并具有故障选极功能。

基于纵向阻抗的混合双极直流输电线路保护新原理

由于传统高压直流输电和柔性直流输电有各自的优缺点,为了充分发挥二者的优势,混合直流输电成为研究的热点。对由传统高压直流输电和柔性直流输电构成的混合双极直流输电线路的保护原理开展了研究,将阻抗的概念进行扩展延伸,提出了一种基于整流侧和逆变侧纵向阻抗的故障保护原理,利用PSCAD搭建仿真模型,利用MATLAB进行算法的仿真验证,该纵向阻抗是整流侧和逆变侧两端电压故障分量的差与电流故障分量的和的比值,利用纵向阻抗的幅值来区分区内外故障。区内故障时,纵向阻抗的幅值小于该极线路全长总阻抗;区外故障时,纵向阻抗的幅值大于该极线路全长总阻抗。该保护可以自行实现故障选极,故障极的纵向阻抗幅值小于整定值,非故障极的纵向阻抗幅值大于整定值。大量的仿真结果验证了所提保护原理的正确性,并可以实现故障选极。

适用于混合双极直流系统的单端电气量保护方法

为提高混合双极高压直流线路保护的速动性、选择性、灵敏性和可靠性,针对现有线路保护方法存在的适应性问题,提出了一种基于边界元件暂态分量之比的单端电气量保护方法。该方法利用直流线路区内外故障时的电压特征信号的暂态高频分量差异来实现。对电压故障分量进行小波包变换,得到各频带暂态能量;利用低频能量与部分高频能量和的比值构造保护判据,给出了整定原则,分析了过渡电阻的影响;利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建出混合双极高压直流输电模型,输出各种故障状态的故障数据,利用MATLAB进行故障数据处理,对所提方法进行仿真验证。结果表明:在不同的故障情况下,甚至在区内故障短路接地电阻为1000Ω时,所提方法仍可以准确识别区内外故障,并自行进行故障选极;所提保护方法所用数据窗长度短,仅为3 ms,具有快速性好、耐过渡电阻能力强、可靠性高的优点。

基于模型识别和电流极性的混合式双极型直流输电线路纵向保护

针对混合式双极型直流输电系统,结合模型识别和电流极性保护原理,提出一种新的输电线路纵向保护原理。分析故障网络发现:当逆变侧前端故障时,故障模型等效为电容模型(C模型),当逆变侧背面故障时,故障模型等效为阻感模型(RL模型);当整流侧前端故障时,整流侧故障电流具有正极性,当整流侧背面故障时,整流侧故障电流具有负极性。区内故障时,即逆变侧和整流侧的前端同时故障时,故障模型匹配C模型,同时故障电流具有正极性;当故障发生在区外时,即逆变侧和整流侧的前端不是同时故障时,逆变器侧的故障模型不匹配C模型,或者整流侧故障电流具有负极性。由此区分直流线路外部和内部故障。仿真结果表明,该原理可以补偿主保护,作为备用保护的改进。

一种混合双端直流输电线路暂态保护方案

为保证混合双端型高压直流输电系统安全运行,分析了混合双端直流输电线路两端边界元件的幅频特性。根据区内外故障下线路暂态电压瞬时能量差值的不同特征,利用改进局部均值分解方法(local mean decomposition,LMD)来提取故障分量,提出一种基于改进型LMD分解的直流线路暂态保护方法,有效降低了经典LMD分解在处理直流故障信号时的端点效应和滑动误差对仿真数据的影响。最后利用PSCAD仿真软件搭建了LCC-MMC混合双端型高压直流输电线路仿真模型,利用该仿真模型输出直流输电线路区内和区外故障仿真结果。并利用MATLAB对故障数据进行处理,进行了算法仿真。仿真结果表明:暂态电压信号的瞬时能量值在区内故障状态下明显高于区外故障和无故障状态。验证了所提保护方法的正确性。该方法能够快速可靠的实现故障判别,具有较强的实用性。