本發(fā)明涉及高壓直流輸電，具體涉及一種適用于對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt優(yōu)化保護方法。

背景技術(shù)：

1、“嵌入式”直流是利用現(xiàn)有架空輸電線路“交流改直流”，或利用現(xiàn)有/預留的交流電纜通道敷設直流電纜，以便構(gòu)建直流輸電系統(tǒng)實現(xiàn)交流電網(wǎng)加強的新型網(wǎng)架形態(tài)。直流送、受端均嵌入一個同步交流電網(wǎng)內(nèi)部，利用直流能量密度高、調(diào)節(jié)性能好等特點，具有在有限輸電走廊空間內(nèi)大幅提高電網(wǎng)的輸電能力以及可控能力與靈活性，實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模功率輸送、潮流調(diào)控、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化等目標。

2、為檢驗換流閥、直流平波電抗器等直流設備、線路的絕緣性能，以及直流控制保護系統(tǒng)的測量控制和換流閥晶閘管的觸發(fā)等功能是否正確，在高壓直流輸電系統(tǒng)工程建成后，需要進行調(diào)試和相關(guān)設備故障檢修后必須進行線路開路試驗（open?line?test，olt），在直流系統(tǒng)開路狀態(tài)下，通過改變換流器的觸發(fā)角，并輔以換流變壓器分接頭的調(diào)整，來控制直流充電電壓上升。

3、當前，基于短距離小容量電力傳輸需求和技術(shù)經(jīng)濟性的綜合考慮考慮，“嵌入式”直流工程采用特殊的對稱單極直流拓撲結(jié)構(gòu)，不設置接地極。目前配置的olt保護均成熟應用于對稱雙極拓撲的常規(guī)特/超高壓直流輸電系統(tǒng)，采用對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)的“嵌入式”直流工程延用傳統(tǒng)olt保護存在適應性問題，因此，亟需提出適用于對稱單極特殊拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt保護新方法，切實保障“嵌入式”直流工程開展線路開路試驗時直流系統(tǒng)及設備的安全，加快實現(xiàn)“嵌入式”高壓直流工程的建設、應用和推廣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服如何構(gòu)建適用于對稱單極特殊拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt保護新方法，切實保障“嵌入式”直流工程開展線路開路試驗時直流系統(tǒng)及設備的安全的問題。本發(fā)明提供的適用于對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt優(yōu)化保護方法，分析需要待優(yōu)化點，配置改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，并提出olt模式下獨立控制正、負極兩個6脈動換流器的方法避免正常試驗情況下保護誤動，形成應對直流接地故障的高壓直流輸電系統(tǒng)開路試驗olt保護方案，容易實現(xiàn)，構(gòu)思巧妙，具有良好的應用前景。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種適用于對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt優(yōu)化保護方法，其特征在于：?包括以下步驟，

4、步驟（a），針對對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)的工作情況，分析在olt試驗下發(fā)生直流線路單極接地故障時，olt保護的動作狀態(tài)，得到olt保護待優(yōu)化點；

5、步驟（b），根據(jù)olt保護待優(yōu)化點，在發(fā)生直流線路單極接地故障下，得到改進型olt保護過流判據(jù)；

6、步驟（c），根據(jù)olt保護待優(yōu)化點，在發(fā)生直流線路單極接地故障下，增加電壓不平衡判據(jù)；

7、步驟（d），根據(jù)改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，完成對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)在高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流線路單極接地故障時，olt優(yōu)化保護。

8、優(yōu)選的，步驟（a），針對對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)的工作情況，分析在olt試驗下發(fā)生直流線路單極接地故障時，olt保護的動作狀態(tài)，得到olt保護待優(yōu)化點，具體為：

9、（a1），待優(yōu)化點一：將12脈動換流器中性點接地，在直流線路正極接地故障發(fā)生時，故障回路僅存在于大地、12脈動換流器上橋臂、正極線路、大地，直流負極出口電流idc2接近于0；在直流線路負極線路故障發(fā)生時，故障回路僅存在于大地、負極線路、12脈動換流器下橋臂、大地，直流正極出口電流idc1接近于0；

10、若采用直流負極出口電流idc2作為olt保護的輸入，在直流線路負極線路故障發(fā)生時，olt保護能夠正確動作；但是，在直流線路正極接地故障發(fā)生時，由于直流負極出口電流idc2接近于0，則olt保護將拒動；

11、（a2），待優(yōu)化點二：當換流器解鎖后觸發(fā)角由164°驟降至155°，通過緩慢減小觸發(fā)角逐漸建立直流電壓，單極直流電壓與觸發(fā)角的關(guān)系如式（1）所示，

12、????????????????（1）

13、其中，是單極直流電壓、是理想空載電壓，當正極或負極存在永久性接地故障情況下進行olt試驗時，隨著觸發(fā)角指令值不斷減小，直流電壓逐漸增大，故障回路電流隨之逐漸增加且6次諧波含量高，導致olt保護動作的時間長達分鐘級。

14、優(yōu)選的，步驟（b），根據(jù)olt保護待優(yōu)化點，在發(fā)生直流線路單極接地故障下，得到改進型olt保護過流判據(jù)，具體為：

15、針對發(fā)生直流線路單極接地故障時，采用直流正極出口電流idc1和直流負極出口電流idc2的最大值的絕對值作為改進型olt保護過流判據(jù)的電流輸入量，與保護定值 i set作比較，則改進型olt保護過流判據(jù)如公式（2）所示：

16、|max(idc1，idc2)|> i set????????????（2）

17、在直流線路正極接地故障發(fā)生時，idc1>idc2，保護判據(jù)|idc1|> i set滿足條件時，olt過流保護能夠正確動作；在直流線路負極發(fā)生接地故障時，idc2>idc1，保護判據(jù)|idc2|> i set滿足條件，olt過流保護能夠正確動作，得到改進型olt保護過流判據(jù)改進后，針對發(fā)生直流線路單極接地故障時，正、負極線路故障保護均能可靠出口動作。

18、優(yōu)選的，步驟（c），根據(jù)olt保護待優(yōu)化點，在發(fā)生直流線路單極接地故障下，增加電壓不平衡判據(jù)，具體為：

19、當正極或負極存在永久性接地故障情況下進行olt試驗時，故障極直流電壓始終為0，非故障極直流電壓隨著觸發(fā)角的減小而上升，正負極直流電壓的差值也逐漸增大，為加快olt保護的動作速度，增加電壓不平衡判據(jù)，當正、負極直流電壓差值超過保護定值電壓 u set時，固定延時后保護動作出口，電壓不平衡判據(jù)如公式（3）所示：

20、||udl1|-|udl2||> u set ??????????????（3）

21、其中，udl1為正極直流電壓，udl2為負極直流電壓。

22、優(yōu)選的，為防止正常olt試驗期間，正、負極直流電壓差值過大導致電壓不平衡判據(jù)滿足引起olt保護誤動，采取olt試驗模式下，獨立控制正、負極兩個6脈動換流器的方式減小正、負極電壓不平衡度，即正、負極兩個6脈動換流器的觸發(fā)角獨立計算并給定，如公式（4）所示：

23、?????????（4）

24、其中， α1和 α2分別是正極和負極的觸發(fā)角指令值， ud1 ref和 ud1 ref分別是正極和負極的直流電壓參考值， ud1m和 ud2m分別是正極和負極的直流電壓測量值， k p和分別是pi控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)， s為拉普拉斯變換的復變量。

25、優(yōu)選的，步驟（d），根據(jù)改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，完成對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流線路單極接地故障時，olt優(yōu)化保護，具體為：

26、為應對olt試驗過程中對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流線路單極接地故障，配置改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，在換流器解鎖狀態(tài)下且進行olt試驗時，當滿足公式（2）的改進型olt保護過流判據(jù)并延時4ms，或滿足公式（3）的電壓不平衡判據(jù)并延時10ms，保護出口動作閉鎖換流器。

27、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的適用于對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)的高壓直流輸電系統(tǒng)olt優(yōu)化保護方法，為應對olt試驗過程中對稱單極拓撲結(jié)構(gòu)高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流線路單極接地故障，分析需要待優(yōu)化點，配置改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，其中改進型olt保護過流判據(jù)，采用直流正、負極出口電流的最大值的絕對值作為保護判據(jù)的輸入，解決了延用傳統(tǒng)方法導致的正極接地故障保護拒動問題；增加的電壓不平衡判據(jù)，解決了永久性故障情況下進行olt試驗時保護動作時間長的問題，并提出olt模式下獨立控制正、負極兩個6脈動換流器的方法避免正常試驗情況下保護誤動，本發(fā)明結(jié)合改進型olt保護過流判據(jù)、電壓不平衡判據(jù)，形成應對直流接地故障的高壓直流輸電系統(tǒng)開路試驗olt保護方案，容易實現(xiàn)，構(gòu)思巧妙，具有良好的應用前景。