一種特高壓直流輸電系統接地極引線故障監測方法技術方案

本發明專利技術公開了一種特高壓直流輸電系統接地極引線故障監測方法，包括以下步驟：(a)搭建接地極引線故障監測裝置硬件結構；(b)向接地極引線注入幅值恒定的高頻電流信號；(c)根據檢測接地極引線上故障點的電壓變化量，判斷故障。本發明專利技術能夠降低辨識方法的復雜性，提高識別的可靠性，避免出現不正確動作的情況。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及輸電系統領域，具體涉及一種特高壓直流輸電系統接地極引線故障監 測方法。
技術介紹
接地極是特高壓直流輸電系統中必不可少的設備，主要起到為不平衡電流提供 通路、鉗制中性點電壓等作用。隨著特高壓直流工程的快速發展，接地極址的選擇日益困 難，為避免直流偏磁對換流站設備產生影響，部分直流工程的接地極址距離換流站已超過 100km。長距離的接地極引線發生故障的概率已不容忽視，因此接地極引線的故障監測問題 越來越引起電力系統運行檢修人員的重視。 目前投運的特高壓直流輸電工程中，接地極引線主要采用電流不平衡保護原理， 通過檢測雙回接地極引線的電流不平衡度，對接地極引線故障進行辨識，具有較高的靈敏 度。同時，也有研究提出可利用直流差動保護或過電壓保護原理辨識接地極引線故障，同樣 取得較好的效果。然而，由于高壓直流輸電系統在雙極平衡運行或單極一金屬回線時接地 極引線并無電流流過，故以上策略均只能在單極一大地回線運行方式時發揮作用。 為解決特高壓直流輸電系統雙極平衡運行或單極一金屬回線運行方式下，接地極 引線故障診斷困難的問題，有文獻提出了利用行波測距的方法，實現引線故障辨識，然而該 方法硬件要求較高，工程上實施較為困難。另一些文獻則提出了接地極引線阻抗監測原理， 通過接地極引線注入高頻信號，監測接地極引線阻抗變化，從而實現故障辨識。然而，高頻 信號環境下接地極引線參數的準確性嚴重影響阻抗監測原理的性能。研究表明，即使參數 存在1 %的偏差，也可能導致高頻環境下接地極引線測量阻抗出現10%以上的波動，加劇 了基于阻抗監測原理的故障辨識方法的復雜性，降低了方法的可靠性，甚至出現不正確動 作的情況。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，解決 目前的故障監測方法存在辨識復雜、可靠性不高、甚至是監測出錯的問題。 本專利技術通過下述技術方案實現： -種特高壓直流輸電系統接地極引線故障監測方法，包括以下步驟： (a)搭建接地極引線故障監測裝置硬件結構； (b)向接地極引線注入幅值恒定的高頻電流信號； (c)根據檢測接地極引線上故障點的電壓變化量，判斷故障。 進一步地，作為優選方案，所述步驟（a)中的故障監測裝置硬件結構包括換流站 帶通濾波器、信號注入及測量裝置、接地極線路以及接地極帶通濾波器，所述換流站帶通濾 波器的輸入端連接到換流站的換流器，換流站帶通濾波器的輸出端連接到接地極線路的首 端，接地極線路的末端連接到接地極帶通濾波器，信號注入及測量裝置連接到接地極線路 的首端。 進一步地，作為優選方案，所述接地極帶通濾波器的兩端并聯有一個電阻，該電阻 的阻值與接地極線路的波阻抗相匹配。 進一步地，作為優選方案，所述步驟（c)的具體過程為： (Cl)測量出接地極線路監測裝置安裝處在某兩個時刻的電壓值，并計算出電壓變 化量； (c2)設定一個整定值； (c3)比較電壓變化量與整定值的大小，當電壓變化量等于或大于整定值時，則判 定接地極線路存在故障，反之則不存在故障。 進一步地，作為優選方案，所述步驟（cl)中兩個時刻的間隔為0.Is。 進一步地，作為優選方案，所述步驟（c2)中的整定值為單回線路金屬性故障時接 地極電路首端的電壓變化量最小值的30 %~50%。進一步地，作為優選方案，還包括步驟（c4)，所述步驟（c4)的具體過程為： (c41)得出電壓變化量與故障距離之間的關系，其中，故障距離為故障點到接地極 線路的首端的距離； (c42)當電壓變化量隨故障距離呈周期性變化，且電壓變化量均大于正常運行時 的電壓模值時，則可判定故障為雙回接地極引線同點接地故障；反之，則為單回接地極線路 接地故障。 本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果： 本專利技術通過向接地極引線注入恒定幅值的高頻電流信號，并通過檢測監測裝置安 裝處的高頻電壓突變對線路故障進行辨識，能夠有效地識別接地極線路故障，具有一定的 抗過渡電阻能力，具有較好地應用前景。【附圖說明】 此處所說明的附圖用來提供對本專利技術實施例的進一步理解，構成本申請的一部 分，并不構成對本專利技術實施例的限定。在附圖中：圖1為本專利技術的故障監測裝置的硬件結構示意圖； 圖2為接地極線路雙回同點接地故障分量網絡； 圖3為接地極線路單回接地故障分量網絡； 圖4為f(γ，lf)模值隨故障距離的變化關系； 圖5為接地極線路雙回同點非金屬性接地故障分量網絡； 圖6為不同過渡電阻情況下f(γ，lf)模值隨故障距離的變化關系； 圖7為電容誤差對整定值計算誤差的影響； 圖8為電感誤差對整定值誤差的影響； 圖9為雙回接地極引線同點金屬性接地； 圖10為單回接地極引線金屬性接地。【具體實施方式】 為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本 專利技術作進一步的詳細說明，本專利技術的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本專利技術，并不作 為對本專利技術的限定。 實施例 本專利技術所述的，包括以下步 驟： (a)搭建接地極引線故障監測裝置硬件結構； (b)向接地極引線注入幅值恒定的高頻電流信號； (c)根據檢測接地極引線上故障點的電壓變化量，判斷故障。 如圖1所示，具體地，步驟（a)中的故障監測裝置硬件結構包括換流站帶通濾波 器、信號注入及測量裝置、接地極線路以及接地極帶通濾波器，所述換流站帶通濾波器的輸 入端連接到換流站的換流器，換流站帶通濾波器的輸出端連接到接地極線路的首端，接地 極線路的末端連接到接地極帶通濾波器，信號注入及測量裝置連接到接地極線路的首端。 具體地，接地極帶通濾波器的兩端并聯有一個電阻，該電阻的阻值與接地極線路 的波阻抗相匹配。 具體地，步驟（c)的具體過程為： (cl)測量出接地極線路監測裝置安裝處在某兩個時刻的電壓值，并計算出電壓變 化量； (c2)設定一個整定值； (c3)比較電壓變化量與整定值的大小，當電壓變化量等于或大于整定值時，則判 定接地極線路存在故障，反之則不存在故障。 具體地，步驟（cl)中兩個時刻的間隔為0.Is。 具體地，步驟（c2)中的整定值為單回線路金屬性故障時接地極電路首端的電壓 變化量最小值的30%~50%。 具體地，還包括步驟（c4)，所述步驟（c4)的具體過程為： (c41)得出電壓變化量與故障距離之間的關系，其中，故障距離為故障點到接地極 線路的首端的距離； (c42)當電壓變化量隨故障距離呈周期性變化，且電壓變化量均大于正常運行時 的電壓模值時，則可判定故障為雙回接地極引線同點接地故障；反之，則為單回接地極線路 接地故障。 下面對本專利技術的判斷原理及過程進行如下闡述： 接地極引線出現倒塔等嚴重故障時，可能出現雙回線路同點接地的情況，該工況 下的故障分量網絡如圖2所示。圖2中，M、N點為當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種特高壓直流輸電系統接地極引線故障監測方法，其特征在于：包括以下步驟：(a)搭建接地極引線故障監測裝置硬件結構；(b)向接地極引線注入幅值恒定的高頻電流信號；(c)根據檢測接地極引線上故障點的電壓變化量，判斷故障。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王曦，滕予非，張華，唐偉，唐倫，胡鵬飛，
申請(專利權)人：國網四川省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：四川;51