高压直流输电线路行波保护判据的研究论文

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1、高压直流输电线路行波保护判据的研究论文摘要：目前，国内外投运的行波保护普遍存在着可靠性差的问题。针对该问题，本文简要分析了实际工程中行波保护存在的缺陷。同时，在使用EMTDC暂态仿真软件对各种直流线路故障进行仿真计算的基础上，本文对目前国际上具有代表性的两种行波保护判剧进行了对比性分析与研究；并提出了基于小波变换的行波方向保护新原理，提高了行波保护的可靠性。关键词：高压直流行波保护EMTDC小波变换1引言随着我国电力事业的蓬勃发展，将越来越多地采用高压直流输电作为长距离输送电能方式。目前，我国已有多项直流输电工程投运.freel发生100

2、欧姆接地故障为例。图3和图4分别显示了故障时的直流电流、电压波形以及极波、地模波的波形。其中：ps积分，若此积分值大于给定值，延时6ms后发出行波保护动作信号。在此延时内，若有其它保护动作或另一极行波保护动作，则本级行波保护将被闭锁800ms。分析其动作性能，可得出：1)该保护对线路全长范围内各种故障均能识别(包括100Ω的高阻接地故障)。2)该保护的动作时延较大(大于16ms)。3)该保护对于线路空载合闸、开关操作等不误动；在有轻微噪声干扰的情况下，该判据虽然能正确检测出故障，却不能准确判别故障时刻。3．3基于小波变换的行波方向保护由以

3、上分析可见，传统行波保护的主要缺点是不能准确把握线路故障的暂态信息，因而其动作可靠性、动作速度、抗干扰性能等都受到了较大的限制。为了从根本上克服传统行波保护不能准确把握故障信息的缺点，这里采用小波算法，准确提取故障特征，提出了基于小波变换的行波方向保护新原理。小波变换具有良好的时域局部化性能，使得它能在任一小时间段给出行波信号在该时刻的频率信息，因此，能够快速准确地抓住行波波头；另一方面，小波变换的模极大值与行波信号的主要特征———“突变点”相对应：由于信号的奇异点中包含着信号中最重要的信息，因此小波变换的模极大值能够刻画故障行波信号的奇

4、异点和奇异性，进行故障检测。此外，小波变换还有抑制噪声的作用———噪声信号在小波变换下其能量是随尺度的增大而变小的。基于小波变换的行波方向保护的基本原理为：采用暂态电流行波在小波变换下的模极大值是否越限作为故障判别起动元件；然后，采用基于小波变换的行波极性比较式方向保护判据来判别故障。(即根据故障电压、电流行波从模极大值点的正负极性来分区内区外故障：极性相反时为区内故障，反之亦然。)可见，该保护原理简单，易于实现。图5为极一上距整流侧240km在1．6000秒发生1000Ω高阻接地，并施加10％的噪声干扰时的UD1原始信号图及以db3小波

5、为母小波的六个尺度的小波变换结果，其中采样间隔为5μs。可见，原始故障波形以及其在尺度d1和尺度d2下的小波变换中，噪声干扰完全淹没了故障行波信号，随着尺度的增加，噪声被抑制，而故障信号的特征更加明显，在尺度d4和尺度d5中，行波波头所对应的模极大值已经能很明显地辨认出来，其故障时间为1．6008s。(故障时间t＝1．6000＋Xr/v＝1．6008，其中Xr为故障点距整流侧的距离，v为波速，近似取为光速。)保护动作性能分析：1)该保护对线路全长范围内各种故障均能识别(包括1000Ω的高阻接地故障)。2)该保护抗干扰性能较好，对于线路空载

6、合闸、开关操作等不误动，对高达10％的噪声干扰，该判据均能正确检测出故障。3)在高达1000Ω的高阻接地故障情况下能正确区分逆变侧正反向故障，另一方面，还能根据电流行波的模极大值点所对应的时刻来进行故障定位，有助于巡线检修工作。4)该保护具有超高速动作特性，能在故障瞬间抓住波头(4ms内)。可见，基于小波变换的行波方向保护不失为一种高速可靠的行波保护方案。4结论通过对各种行波保护方案的研究和对现有行波保护存在问题的探讨可以看出：传统行波保护是一种快速、灵敏且动作性能较好的高压直流线路主保护，但其可靠性却存在着易受扰动的缺陷，究其根本原因是

7、没有准确把握故障信息。基于小波变换的行波方向保护采用小波算法，准确提取故障行波的突变信号，克服了传统行波保护的不足，不但具有超高速的动作性能和良好的故障判别能力，还具有很高的可靠性以及良好的抗干扰性能。