一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法

技术领域

本发明属于整流站故障识别技术领域，尤其涉及一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法。

背景技术

随着“西电东送、北电南送”电网战略的全面实施，高压直流输电系统因其输电容量大、输电距离远、传输损耗低等优势，在我国电力格局中占据着越来越重要的地位。高压直流输电的基本原理是：送端发电站的电能通过交流线路输送到高压直流输电系统的整流站，由整流站将三相交流电转换为直流电，电能经过高压直流输电线路传输，在高压直流输电系统的逆变站进行逆变，将直流电转换为三相交流电，电能则通过与逆变站相连的交流线路输送给受端电网或电站。

在交流系统不对称故障、阀故障、阀基电子设备故障等可能导致阀的触发出现异常时,直流线路电流中会出现100Hz分量，引起100Hz保护动作，导致降功率运行，甚至直流系统闭锁。已有研究表明，长时间交流系统不对称故障期间，只要交流系统提供的换相电压能够维持换流阀的正常换相，直流系统就能够持续稳定运行。因此，在交流系统不对称故障期间不降低功率、也不闭锁，显然对系统稳定、特别是交流故障后系统的快速恢复非常有利。但按照目前实际工程中的保护策略及整定方式，不能区分两类故障，可能会带来因交流系统不对称故障导致不必要的直流闭锁，例如，天广直流“6·23事故”即为在交流系统故障时，直流100Hz保护误动作，导致直流系统误停运的事故。

发明内容

为了能准确、可靠的识别出整流站直流区域故障和交流区域不对称故障，为直流100Hz保护优化提供理论基础。本发明提供一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法。

本发明的一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法，包括以下步骤：

A、数据采集

以采样频率f＝10kHz实时采集电压数据：实时采集整流站交流母线处的三相电压信号u

B、数据处理

计算整流站交流母线三相电压u

使用快速傅里叶变换分别提取整流站交流母线三相电压u

使用傅里叶变换提取直流线路电压u

C、故障时刻的确定

取故障分量Δu

判断Δu

D、相关系数的计算

首先计算故障时刻t

其次计算故障时刻t

最后由下式计算出故障时刻t

E、整流站故障区域识别

判断λ>k

进一步的，保护算法启动阈值Δu

进一步的，p取值为20。

进一步的，故障识别阈值k

本发明与现有技术相比的有益技术效果为：

1、运算量小、识别速度快。本发明所提出的故障区域识别方法仅需提取直流线路电压二次谐波分量和交流母线电压基频负序分量，对系统的采样频率要求低，方便工程实施；在计算相关系数时，首先提取交流母线电压基频负序分量幅值和直流线路电压的二次谐波分量幅值，再计算两者在故障时刻后的增量积分乘积，无需向量计算中的相位计算步骤，减少了大量的运算量。

2、故障区域识别可靠性高。本发明通过引入了交流母线电压基频负序分量幅值与直流线路电压二次谐波分量幅值的相关系数λ，赋予了直流100Hz保护区分整流站直流区域故障与交流区域故障的能力，当发生整流站交流区域故障时，λ>k

3、适用范围广、有良好的适应性。本发明仅需采取直流线路电压和交流母线电压，适用于所有的高压直流输电工程；而且在各种工况下，如高过渡电阻、大故障初始角、噪声干扰下，所提整流站故障区域识别方法仍能够可靠识别出故障发生在整流站直流区域还是交流区域，说明了本发明适应性强，可靠性高。

附图说明

图1为高压直流输电系统整流站交直流区域故障分布示意图。

图2为f

图3为f

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

本发明的一种基于站域信息的整流站故障区域识别方法，包括以下步骤：

A、数据采集

以采样频率f＝10kHz实时采集电压数据：实时采集整流站交流母线处的三相电压信号u

B、数据处理

计算整流站交流母线三相电压u

使用快速傅里叶变换分别提取整流站交流母线三相电压u

使用傅里叶变换提取直流线路电压u

C、故障时刻的确定

取故障分量Δu

判断Δu

D、相关系数的计算

首先计算故障时刻t

其次计算故障时刻t

最后由下式计算出故障时刻t

E、整流站故障区域识别

判断λ>k

进一步的，保护算法启动阈值Δu

进一步的，p取值为20。

进一步的，故障识别阈值k

仿真实验

以整流站为例来验证所提方案的正确性，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建送端连接有3条交流线路的±800kV交直流系统仿真模型，模型中3条送电交流线路L

为验证所提故障识别方法在不同故障类型与不同故障位置下的适应性，分别在模型上设置不同故障类型与不同故障位置的整流站交流区域与直流区域故障，并利用本发明所提算法对故障进行识别，得到的仿真结果如表1所示。其中f

表1不同故障类型与不同故障位置下的仿真结果

根据表1中结果可知，在整流站交流区域内发生不同类型的故障时，λ均大于0，此时判断发生的故障为整流站交流区域故障；在整流站直流区域内发生不同类型和不同距离的故障时，λ均小于0，此时判断发生的故障为整流站直流区域故障。因此可知，无论故障发生于整流站交流区域还是直流区域，本发明均能够准确识别，与本发明所要实现的目的一致。

为验证所提故障识别方法在不同过渡电阻下的适应性，分别在模型上设置不同过渡电阻的整流站交流区域与直流区域故障，并利用本发明所提算法对故障进行识别，得到的仿真结果如表2所示。以A相接地故障为例，其中f

表2不同过渡电阻下的仿真结果

根据表2中结果可知，在整流站交流区域内发生不同过渡电阻下的故障时，λ均大于0，此时判断发生的故障为整流站交流区域故障；在整流站直流区域内发生不同过渡电阻下的故障时，λ均小于0，此时判断发生的故障为整流站直流区域故障。因此可知，无论故障发生于整流站交流区域还是直流区域，本发明均能够准确识别，与本发明所要实现的目的一致。

为验证所提故障识别方法在不同故障初始角下的适应性，分别在模型上设置不同故障初始角下的整流站交流区域与直流区域故障，并利用本发明所提算法对故障进行识别，得到的仿真结果如表3所示。以A相接地故障为例(过渡电阻设置为15Ω)，f

表3不同故障初始角下的仿真结果

根据表3中结果可知，在整流站交流区域内发生不同故障初始角下的故障时，λ均大于0，此时判断发生的故障为整流站交流区域故障；在整流站直流区域内发生不同故障初始角下的故障时，λ均小于0，此时判断发生的故障为整流站直流区域故障。因此可知，无论故障发生于整流站交流区域还是直流区域，本发明均能够准确识别，与本发明所要实现的目的一致。

为验证所提故障识别方法在噪声干扰下的适应性，在模型上设置不同程度噪声干扰下的整流站交流区域与直流区域故障，并利用本发明所提算法对故障进行识别，以A相接地故障为例(过渡电阻设置为15Ω)，f

表4噪声干扰下的仿真结果

根据表4中结果可知，在噪声干扰下，整流站交流区域内发生故障时，λ均大于0，此时判断发生的故障为整流站交流区域故障；整流站直流区域内发生故障时，λ均小于0，此时判断发生的故障为整流站直流区域故障。因此可知，无论故障发生于整流站交流区域还是直流区域，本发明均能够准确识别，与本发明所要实现的目的一致。