±800kV特高壓直流輸電線路保護和故障測距研究

《±800kV特高壓直流輸電線路保護和故障測距研究》是依託昆明理工大學，由束洪春擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：±800kV特高壓直流輸電線路保護和故障測距研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：束洪春
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

直流線路保護不同於交流線路保護。針對以電壓變化率為核心判據的現有直流線路主保護難以檢測遠端高阻故障以及線路故障精確定位的困難，擬充分利用直流線路兩端天然的邊界對高頻分量的阻礙作用，通過對邊界及線路對行波暫態量傳變的理論解析與仿真，探討多視角下不同擾動行波暫態量的特徵及提取算法，提煉出一系列線路區內外故障辨識、高阻檢測、干擾識別等判據,繼而提出採用雙定值啟動具有原理冗餘的直流線路保護新方案；針對故障精確定位困難，擬研究直流輸電線路故障頻譜，解析故障頻譜與故障距離、線路邊界條件間的數學關係，探尋提取故障頻譜最佳的信號處理手段，形成基於自然頻率的直流輸電線路故障定位方法，探索雷擊故障情況下雷擊點及閃絡點不一致時的辨識與定位方法，構建多算法融合的故障智慧型定位策略和測距結果置信度評價方法，最終構建特高壓直流輸電線路單端暫態保護新方案及故障測距體系。

結題摘要

直流線路保護不同於交流線路保護。統計表明，線路故障約占直流輸電系統故障的50%，而線路保護正確動作切除故障的僅占50%，大量直流線路故障是由直流控制系統回響動作，導致直流閉鎖。直流線路故障過程及其動態特性與直流控制作用密切相關，直流控制系統對電氣特徵量的強制作用，使得直流控制系統對直流線路保護，尤其是對後備保護的影響不容忽視。建立了包含控制系統閥控制層的800kV直流輸電系統仿真模型，以數字仿真試驗全面檢驗和考量SIMENS以電壓電流變化率為基礎和核心的單端行波保護作為主保護、縱聯電流差動保護作為後備保護的直流輸電線路保護動作特性和性能；檢驗和考量ABB以極波變化率為核心的主保護性能。根據雷擊和短路故障信號在各頻帶的暫態能量分布特徵實現了非故障性雷擊、故障性雷擊和普通短路故障的識別。由平波電抗器和直流濾波器構成的直流輸電線路實體物理邊界，對高頻分量具有阻塞作用，使得線路內部故障和外部故障下其量測終端的電壓電流高頻含量存在顯著差異，藉助物理邊界電氣特性構建直流線路主保護算法，提出線路模型匹配和基於故障極線路電壓進行PCA聚類分析的線路內部故障識別元件。採用現行的直流線路保護和基於極線電壓進行聚類分析的 PCA 故障識別元件構建不同原理多重化冗餘配置的直流線路保護方案。自然頻率與故障距離之間存在數學關係，利用人工神經網路（ANN）的非線性函式逼近擬合能力和直流線路自然頻率，建立直流輸電線路故障定位的 ANN模型，實現了直流線路故障定位。在此基礎上，還研究了直流線路保護的啟動、故障選極等輔助元件與主保護為統一表達式的直流線路保護方案。對高壓直流系統特有的接地極線路的故障定位進行了初探，提出了提出利用 “構造方向電流”來快速判斷接地極線故障，並選出故障接地極線的方法。採用故障前數據並經過小波變換，選取其含有直流分量的小波係數來獲取直流分量，實現了極址電阻線上精確計算，並推導了基於π型等效線路模型的諧波分量的故障測距方法。