基于故障电流回路特性的柔性直流架空线路纵联保护.pdfVIP

第46 卷 第21 期 2022 年11 月10 日 Vol.46No.21 Nov.10,2022 DOI：10.7500/AEPS20210819004 基于故障电流回路特性的柔性直流架空线路纵联保护 单节杉，任 敏，田鑫萃，束洪春，李 涛，薄志谦 （昆明理工大学电力工程学院，云南省昆明市 650051） 摘要：接地极是真双极柔性直流输电系统特有、不可或缺的重要组成部分。当线路发生单极接地 故障，双极平衡被打破，故障回路有零序电流分量。接地极是零序电流的必经通路，故障电流大且 具有方向性。利用本端接地极、故障极和健全极测量端电流满足基尔霍夫电流定理，实现交流侧以 及反向故障的正确快速识别；利用接地极电流方向能够实现可靠选极。基于整流侧和逆变侧独立 判断的结果控制断路器，不依赖通信。同时，提出利用逆变侧判断结果和通信的重合机制，构成前 加速保护方案。所提保护方法实现了线路高阻故障的快速识别，降低了保护定值整定的难度。仿 真验证结果表明所提保护方案算法简单、可靠性高，对数据采样率要求低。 关键词：架空线路；柔性直流输电；接地极；故障电流回路；纵联保护 0 引言 ［14］提出采用形态梯度描述电压形态特征的单端行 波保护方法，可靠性高。文献［15］利用方向行波的 柔性直流输电系统控制灵活，供电可靠性高，在 特征，即反向故障下正向行波幅值和斜率较小来构 新能源发电并网、孤岛供电和高压大容量输电等领 造保护判据。文献［16］利用极波的线模和地模波到 域具有广阔的应用前景。考虑到输电容量、距离和 达时间差内的波形消除过渡电阻的影响。该方法在 电压等级等问题，架空线路是柔性直流输电系统的 ［1-3］ 高阻故障下能改善保护动作的灵敏性，但在线路近 主要输电方式 。架空线路运行环境复杂，故障概 端故障下，其波头到达时间难以标定，存在一定的保 率高，柔性直流输电系统直流侧发生故障时，故障电 护死区；在远端故障下，线模行波和零模行波到达测 流上升快、幅值大，对换流站和其他一次设备造成威 量端的时刻不一致，导致确定故障到达时刻困难。 胁，因此线路保护必须快速、可靠识别线路故障，避 ［4-7］ 纵联保护利用两端的故障信息，有较好的耐过渡电 免短路故障造成更多危害 。 阻能力，但受通信延时和线路分布电容等因素的影 目前，柔性直流输电系统保护方法可分为单端 响，往往不能满足速动性的要求，故一般作为后备保 量保护和双端纵联保护。单端量保护无须通信，主 护［17-19］。为了提高后备保护的速动性，国内外已有 要以直流电压变化率、变化量和直流电流变化量构 ［8-11］ 较多文献对此进行研究，如文献［17］提出交换双端 造保护判据 ，具有很好的速动性，但在高阻故障 保护的逻辑信息，不依赖大量数据的同步。文献 下，故障特征量的突变减小往往会导致保护拒动。 ［18］提出了基于功率方向的纵联保护，采用余弦距 针对该问题，文献［8-11］利用直流线路边界元