专利名称：一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置，属于特高压直流输电技术领域。
背景技术：
目前，公知的直流输电线路的主保护是行波保护，但行波保护易受雷电、换相失败、交流侧故障等暂态现象的干扰，可靠性不高，在高阻接地时存在灵敏度不够的缺点。对于特高压直流输电线路暂态保护，有学者提出利用平波电抗器、直流滤波器构成的特高压直流输电线路“边界”来区分区内、区外故障，该方法提出了 “边界”概念，具有重要意义，但该方法忽略了特高压直流输电线路对高频暂态信号的衰减作用，没有考虑PLC滤波器的作用，并且该方法是利用保护元件来区分本侧区外、区内故障，并不能实现特高压直流输电线路全线保护。 本实用新型人已经提出了一种特高压直流输电线路单端暂态电压保护装置，该方法利用保护元件来区分对侧区外、区内故障，该方法能区分保护安装点对侧的“区外”故障与特高压直流输电全线的“区内”故障，能实现保护安装点对侧的全线保护，但该方法未提出如何判断故障是保护安装点本侧还是对侧故障。可见，现有的单端暂态保护装置都不能完全正确的区分“本侧区外”、“直流输电线路全线区内”、“对侧区外”故障，都不能实现完全意义上的全线保护。

实用新型内容为了克服现有特高压直流输电线路行波保护可靠性不高，利用保护元件来区分本侧区外、区内故障的特高压直流输电线路暂态保护不能实现特高压直流输电线路全线保护，利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路单端暂态电压保护未提出如何判断故障是保护安装点本侧还是对侧故障的缺点，本实用新型提供一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置，该方法可靠性高，而且能实现特高压直流输电线路全线保护。本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是在整流侧利用整流侧平波电抗器7、整流侧直流滤波器9、整流侧PLC滤波器11构成整流侧的特高压直流输电线路“边界”；在逆变侧利用逆变侧平波电抗器8、逆变侧直流滤波器10、逆变侧PLC滤波器12构成逆变侧的特高压直流输电线路“边界”，整流侧设置有整流侧保护安装点3，逆变侧设置有逆变侧保护安装点13，整流侧和逆变侧关于直流输电线路中点对称。所述的整流侧交流系统I、整流桥2、整流侧保护安装点3、直流线路4、逆变桥5、逆变侧交流系统6、整流侧平波电抗器7、逆变侧平波电抗器8、整流侧直流滤波器9、逆变侧直流滤波器10、整流侧PLC滤波器11、逆变侧PLC滤波器12、I逆变侧保护安装点13均是普通元件。本实用新型的有益效果是利用整流侧和逆变侧保护装置，可以判断出故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧；当判断出故障位于靠近逆变侧，利用整流侧保护装置，可以区分逆变侧的区外故障与直流输电线路全线故障(区内故障)；当判断出故障位于靠近整流侧，利用逆变侧保护装置，可以区分整流侧的区外故障与直流输电线路全线故障(区内故障)，从而实现特高压直流输电线路全线保护。

图I是利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路单端暂态电压保护原理图。图2是利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路双端暂态电压保护原理图。图中1-整流侧交流系统、2-整流桥、3-整流侧保护安装点、4-直流线路、5-逆变桥、6-逆变侧交流系统、7-整流侧平波电抗器、8-逆变侧平波电抗器、9-整流侧直流滤波 器、10-逆变侧直流滤波器、11-整流侧PLC滤波器、12-逆变侧PLC滤波器、13-逆变侧保护安装点。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I所示本实用新型人已经提出的利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路单端暂态电压保护原理图，在整流侧利用整流侧平波电抗器7、整流侧直流滤波器9、整流侧PLC滤波器11构成整流侧的特高压直流输电线路“边界”;在逆变侧利用逆变侧平波电抗器8、逆变侧直流滤波器10、逆变侧PLC滤波器12构成逆变侧的特高压直流输电线路“边界”，该保护原理利用保护元件区分对侧的区外、区内故障，但该保护原理未提出如何判断故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧，该保护是利用故障暂态电压量的特高压直流输电线路单端暂态电压保护。由图I可见，对于整流侧的保护装置3，当逆变侧区外d3点发生故障时，故障产生的暂态电压高频分量要通过特高压直流输电线路“边界”和特高压直流输电线路的双重衰减才能到达保护安装处，而区内线路末端d2点故障所产生的暂态电压高频分量则只通过特高压直流输电线路的衰减就能到达保护安装处，可见在保护安装点，区内d2点故障产生的故障暂态电压高频量将大于区外d3点故障产生的故障暂态电压高频量，即该原理能区分d2点故障与d3点故障的“区内”与“区外”。特高压直流输电线路对故障暂态信号高频量的衰减作用与故障点距离保护安装点的距离有关，距离越近，衰减作用越小，区内dl点故障在保护安装点产生的故障暂态信号高频量比区内线路末端d2点、区外d3点故障产生的故障暂态信号高频量要大很多，可见该原理能区分dl点故障与d3点故障的“区内”与“区外”，还能区分区内dl点d2点故障距离保护安装点的远近。可见该方法提出的利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路单端暂态电压保护原理能实现对侧区外和特高压直流输电线路区内全线保护。该特高压直流输电线路单端暂态电压保护原理是利用整流侧保护元件区分逆变侧的区内、区外故障，利用逆变侧的保护元件区分整流侧的区内、区外故障，但该暂态保护原理未提出如何判断故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧。[0014]在克服现有技术中的不足的基础上，本实用新型提出了一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置，如图2所示本实用新型的工作原理特高压直流输电系统的整流侧和逆变侧关于特高压直流输电线路中点对称，故障位于直流输电线路中点时，到达整流侧和逆变侧保护安装点的故障暂态电压高频分量相等；故障位于靠近整流侧时，到达整流侧保护安装点的故障暂态电压高频分量大于到达逆变侧保护安装点的故障暂态电压高频分量；故障位于靠近逆变侧时，到达整流侧保护安装点的故障暂态电压高频分量小于到达逆变侧保护安装点的故障暂态电压高频分量，所以比较整流侧保护安装点和逆变侧保护安装点的故障暂态电压高频分量暂态能量大小，就能判断故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧。对于安装在整流侧的保护装置，逆变侧的区外故障产生的暂态电压高频分量要通过特高压直流输电线路“边界”和特高压直流输电线路的双重衰减才能到达保护安装处，而区内故障即特高压直流输电线路故障所产生的暂态电压高频分量则只通过特高压直流输电线路的衰减就能到达保护安装处。可见在整流侧保护安装处，特高压直流输电线路末端故障所产生的暂态电压高频分量是大于区外故障所产生的暂态电压高频分量的，故障离整流侧保护安装处越近，所产生的暂态电压高频分量越大，所以利用整流侧的保护装置，计算暂态电压高频分量 的暂态能量就能区分特高压直流输电线路全线的故障与逆变侧的区外故障。对于安装在逆变侧的保护装置，整流侧的区外故障产生的暂态电压高频分量要通过特高压直流输电线路“边界”和特高压直流输电线路的双重衰减才能到达保护安装处，而区内故障即特高压直流输电线路故障所产生的暂态电压高频分量则只通过特高压直流输电线路的衰减就能到达保护安装处。可见在逆变侧保护安装处，特高压直流输电线路末端故障所产生的暂态电压高频分量是大于区外故障所产生的暂态电压高频分量的，故障离逆变侧保护安装处越近，所产生的暂态电压高频分量越大，所以利用逆变侧的保护装置，计算暂态电压高频分量的暂态能量就能区分特高压直流输电线路全线的故障与整流侧的区外故障。所以，先判断故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧，判断出故障位于靠近逆变侧后，利用整流侧的保护装置区分故障的区内和区外，判断出故障位于靠近整流侧后，利用逆变侧的保护装置区分故障的区内和区外，若判断出故障位于直流输电线路中点，则直接认为是区内故障，从而实现特高压直流输电线路全线保护。本实用新型在整流侧利用整流侧平波电抗器7、整流侧直流滤波器9、整流侧PLC滤波器11构成整流侧的特高压直流输电线路“边界”;在逆变侧利用逆变侧平波电抗器8、逆变侧直流滤波器10、逆变侧PLC滤波器12构成逆变侧的特高压直流输电线路“边界”，整流侧设置有整流侧保护安装点3，逆变侧设置有逆变侧保护安装点13，整流侧和逆变侧关于直流输电线路中点对称；本实用新型的工作过程可以按照下面步骤进行第一步、利用保护元件判断故障位于靠近整流侧还是靠近逆变侧；
M2具体判断方法是在整流侧保护安装点3，利用公式(幻I计算出当线路出现
A-I
故障时在整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量的暂态能量U1，在逆变侧保W2
护安装点13，利用公式计算出当线路出现故障时在逆变侧保护安装点13检测到
的故障暂态电压高频分量的暂态能量U2，用整流侧保护安装点故障暂态电压高频分量暂态能量Ul减去逆变侧保护安装点故障暂态电压高频分量暂态能量U2，若Ul-U2=0，则故障位于特高压直流输电线路中点；若Ul-U2>0，即U1>U2，为特高压直流输电线路靠近整流侧发生故障；若Ul-U2〈0，即U1〈U2，为特高压直流输电线路靠近逆变侧发生故障；第二步、利用保护元件来区分对侧区外、区内故障；具体判断方法是判断出故障位于靠近逆变侧后，在整流侧保护安装点3，利用公 w 2
式(幻I计算出当线路末端出现故障时在整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量的暂态能量，并且作为判断的标准；当线路中某点出现故障时，在整流侧保护安装点3，利用公式(幻I计算出该点故障时在整流侧保护安装点3检测到的暂态电压高频
JUl
分量的暂态能量，最后通过比较该故障暂态电压高频分量的暂态能量和线路末端故障时的故障暂态电压高频分量的暂态能量的大小，区分特高压直流输电线路全线的区内故障和逆变侧的区外故障；第三步、利用整流侧保护元件区分逆变侧的区外和直流输电线路的区内故障，利用逆变侧的保护元件区分整流侧的区外和直流输电线路的区内故障；具体判断方法是利用整流侧保护元件来区分逆变侧的区内故障和区外故障，利用逆变侧的保护元件来区分整流侧的区内故障和区外故障；当判断出故障位于靠近逆变侦牝以线路末端点故障时在整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量为标准，当整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量小于线路末端点故障时的故障暂态电压高频分量暂态能量，则故障为逆变侧区外故障；当整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量大于等于线路末端点故障时的故障暂态电压高频分量暂态能量，则故障为逆变侧区内故障。当判断出故障位于靠近整流侧，以线路末端点故障时在逆变侧保护安装点13检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量为标准，当逆变侧保护安装点13检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量小于线路末端点故障时的故障暂态电压高频分量暂态能量，则故障为整流侧区外故障；当逆变侧保护安装点13检测到的故障暂态电压高频分量暂态能量大于等于线路末端点故障时的故障暂态电压高频分量暂态能量，则故障为整流侧区内故障。判断出故障位于特高压直流输电线路中点，则故障为特高压直流输电线路区内故障。本方法还能区分区内故障距离保护安装点的远近，对于整流侧保护安装点3，以线路末端4点故障时在整流侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量为标准，当整流
侧保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量小于线路末端4点故障时的故障暂态电压高频分量，则故障为逆变侧区外故障；当保护安装点3检测到的故障暂态电压高频分量大于等于线路末端名点故障时的故障暂态电压高频分量，则故障为对侧区内故障，保护安装点检测到的故障暂态电压高频量越大，故障点距离整流侧保护安装点3越近，反之就越远。对于逆变侧保护安装点13，以线路末端4点故障时在逆变侧保护安装点13检测到的故障暂态电压高频分量为标准，当保护安装点13检测到的故障暂态电压高频分量小于线路末端4点故障时的故障暂态电压高频分量，则故障为对侧区外故障；当保护安装点13检
测到的故障暂态电压高频分量大于等于线路末端4点故障时的故障暂态电压高频分量，则
故障为对侧区内故障，保护安装点13检测到的故障暂态电压高频量越大，故障点距离逆变侧保护安装点13越近,反之就越远。本实用新型提出的利用保护元件来区分对侧区外、区内故障的特高压直流输电线路双端暂态电压保护原理能实现特高压直流输电线路全线保护。本实用新型通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下， 还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求1.一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置，其特征是在整流侧利用整流侧平波电抗器、整流侧直流滤波器、整流侧PLC滤波器构成整流侧的特高压直流输电线路“边界”;在逆变侧利用逆变侧平波电抗器、逆变侧直流滤波器、逆变侧PLC滤波器构成逆变侧的特高压直流输电线路“边界”，整流侧设置有整流侧保护安装点，逆变侧设置有逆变侧保护安装点，整流侧和逆变侧关于直流输电线路中点对称。
专利摘要本实用新型涉及一种特高压直流输电线路双端暂态电压保护装置，属于特高压直流输电技术领域；本方法利用整流侧和逆变侧的保护装置,计算并比较整流侧和逆变侧检测到的暂态电压高频分量的暂态能量就能判断故障是位于靠近整流侧还是靠近逆变侧。判断出故障位于靠近逆变侧后，利用整流侧的保护装置，能区分特高压直流输电线路全线的故障与逆变侧的区外故障；判断出故障位于靠近整流侧后，利用逆变侧的保护装置，能区分特高压直流输电线路全线的故障与整流侧的区外故障。本方法能实现真正意义上的特高压直流输电线路的全线保护，是一种全新的特高压直流输电线路保护原理，对特高压直流输电系统安全运行具有重要意义。
文档编号G01R31/08GK202548273SQ20122015744
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者叶波, 宋建, 常勇, 张广斌, 张文英, 束洪春, 蔡子龙, 谢静, 邱革非, 陈仕龙 申请人:昆明理工大学