CN110336257B - 一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和*** - Google Patents

一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***。所述方法和***通过采集直流输电线路侧的电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并根据所述线路电流差分值和电流突变量确定预先设置的启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据是否成立，并根据判据的结果确定直流保护动作是否出口。本发明所述的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***能够防止雷击及异常大数情况下直流保护动作出口误动且保证区内故障高灵敏度。

Description

一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***
技术领域
本发明涉及电力***继电保护领域,并且更具体地，涉及一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***。
背景技术
在与传统交流输电***相比，高压直流输电***具有输送容量大、传输距离远、损耗低等优点，在远距离输电、大区域的电网互联、地下电缆输电等方面得到了广泛应用。高压直流输电线路肩负能源产地和负荷中心时间段电能传输的重任，其输电距离远，运行条件恶劣，故障率相对直流***其他部分更高，约占直流***故障的50％。因此，高性能的高压直流输电线路保护对提高整个电网的安全稳定性具有重要意义。
当直流线路遭受雷击或者采样出现异常大数时，保护所用采样值个别失真，幅值很大，容易造成保护误动，从而对直流***及电网安全产生严重危害，而现有技术中的防雷击及异常大数的处理方法将降低保护灵敏度。
发明内容
为了解决现有技术中防雷击及异常大数的处理方法将降低保护灵敏度的技术问题，本发明提供一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t；
根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，并确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据；
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，并确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中，t0≤k≤t；
当所述t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
进一步地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
进一步地，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述线路电流iM'(j)和iM'(j-ts)计算j时刻第二直流输电线路M侧电流的差分值diM′(j)，其计算公式为：
diM′(j)＝iM′(j)-iM′(j-ts)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，其计算公式为：
Figure BDA0002118813930000041
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure BDA0002118813930000042
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
进一步地，所述根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，并确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据包括：
根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，其计算公式为：
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，其计算公式为：
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
式中，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1；
确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据，其中，所述利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure BDA0002118813930000051
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，t0≤k≤t。
进一步地，所述根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，并确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据包括：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，其计算公式为：
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中，所述利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
式中，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量|iz(k)|的值，并将所述|iz(k)|的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，t0≤k≤t。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护***，所述***包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数和采样点数阈值赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述t为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，数据采集单元采样结束的时刻。
进一步地，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure BDA0002118813930000071
Figure BDA0002118813930000072
式中，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
进一步地，所述初始设置单元设置的启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式包括：
第一直流输电线路保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。；
利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure BDA0002118813930000081
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，iΔ′(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1，iΔ(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的差分量，diM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
第一直流输电线路利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
式中，iz(k)为k时刻第一直流输电线路防大数突变量，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量iz(k)的值，并将所述iz(k)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，ΔiN(k-Ttran)为第一直流输电线路k-Ttran时刻N侧电流突变量，t0≤k≤t。
本发明技术方案提供的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***通过采集直流输电线路侧的电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并根据所述线路电流差分值和电流突变量确定预先设置的启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据是否成立，并根据判据的结果确定直流保护动作是否出口。本发明所述的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法和***能够防止雷击及异常大数情况下直流保护动作出口误动且保证区内故障高灵敏度，当直流线路仅发生雷击或者采样出现异常大数时，保护可靠不动作，当直流线路区内故障时，保护可靠动作，当直流线路区外故障时，保护可靠不动作。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的防雷击和异常大数的直流输电线路保护***的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法100从步骤101开始。
在步骤101，采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔。
在步骤102，当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t。
在步骤103，根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，并确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据。
在步骤104，根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，并确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中，t0≤k≤t。
在步骤105，当所述t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
在本优选实施方式中，直流输电线路发生雷击和/或采样出现异常大数时，满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数较少，小于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数，直流输电线路保护动作可靠不出口。当直流线路出现区内故障时，利用差分积聚量的防大数保护判据成立，且采样点均满足利用电流突变量的防大数保护判据，则利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数，直流线路保护动作可靠出口，当直流线路出现区外故障时，利用差分积聚量的防大数保护判据不成立，直流线路保护动作可靠不出口。
优选地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
优选地，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述线路电流iM'(j)和iM'(j-ts)计算j时刻第二直流输电线路M侧电流的差分值diM′(j)，其计算公式为：
diM′(j)＝iM′(j)-iM′(j-ts)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，其计算公式为：
Figure BDA0002118813930000121
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure BDA0002118813930000122
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
优选地，所述根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，并确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据包括：
根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，其计算公式为：
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，其计算公式为：
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
式中，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1；
确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据，其中，所述利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure BDA0002118813930000131
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，t0≤k≤t。
优选地，所述根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，并确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据包括：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，其计算公式为：
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中，所述利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
式中，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量|iz(k)|的值，并将所述|iz(k)|的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，t0≤k≤t。
图2为根据本发明优选实施方式的防雷击和异常大数的直流输电线路保护***的结构示意图。如图2所求，本优选实施方式所述的防雷击和异常大数的直流输电线路保护***200包括：
初始设置单元201，其用于确定第一直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数和采样点数阈值赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧。
数据采集单元202，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流。
数据处理单元203，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元204，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0。
保护出口单元205，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述t为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，数据采集单元采样结束的时刻。
优选地，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure BDA0002118813930000161
Figure BDA0002118813930000162
式中，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
优选地，所述初始设置单元设置的启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式包括：
第一直流输电线路保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。；
利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure BDA0002118813930000163
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，iΔ′(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1，iΔ(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的差分量，diM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
第一直流输电线路利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
式中，iz(k)为k时刻第一直流输电线路防大数突变量，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量iz(k)的值，并将所述iz(k)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，ΔiN(k-Ttran)为第一直流输电线路k-Ttran时刻N侧电流突变量，t0≤k≤t。
本发明所述防雷击和异常大数的直流输电线路保护***对直流输电线路进行保护的方法与本发明所述防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (5)

1.一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护方法，其特征在于，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足启动保护判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足启动保护判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流iM(j)和j-ts时刻的线路电流iM(j-ts)，并根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤k，t0≤k≤t；
根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)，并确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据，其中：
根据k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路M侧的差分量iΔ(k)，其计算公式为：
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
基于所述差分量iΔ(k)确定k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ'(k)，其计算公式为：
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
式中，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1；
确定所述k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量iΔ′(k)是否满足预先设置的利用差分积聚量的防大数保护判据，其中，所述利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure FDA0003918132880000021
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，t0≤k≤t；
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，并确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中：
根据第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)，其计算公式为：
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
确定k时刻第一直流输电线路防大数突变量iz(k)是否满足预先设置的利用电流突变量的防大数保护判据，其中，所述利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
式中，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量|iz(k)|的值，并将所述|iz(k)|的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，t0≤k≤t；
当t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足启动保护判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足启动保护判据，其中，所述启动保护判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述线路电流iM(j)和iM(j-ts)计算j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)，其计算公式为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(j)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量ΔiM(k)，其计算公式为：
Figure FDA0003918132880000041
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
Figure FDA0003918132880000042
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
4.一种防雷击和异常大数的直流输电线路保护***，其特征在于，所述***包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路，以及第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式，以及为上述判据中具备定值的参数和采样点数阈值赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧，所述启动保护判据、利用差分积聚量的防大数保护判据和利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式包括：
第一直流输电线路启动保护判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，|diM(k0)|为k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)的绝对值，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0；
利用差分积聚量的防大数保护判据的计算公式为：
if(t)＞iset3
Figure FDA0003918132880000051
i'Δ(k)＝f(iΔ(k))
iΔ(k)＝|diM(k)|+ΔiN(k-Ttran)
式中，if(t)为防大数差分动作量，iset3为防大数差分定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数差分动作量if(t)的值，并将所述if(t)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset3，iΔ'(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的置反差分量，f为置反处理方法，是将t0～t时间段绝对值最大的iΔ(k)强制乘以-ν作为k时刻的置反差分量，而将其他时刻的iΔ(k)作为对应时刻的置反差分量，ν＞1，iΔ(k)为k时刻第一直流输电线路M侧的差分量，diM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
第一直流输电线路利用电流突变量的防大数保护判据的计算公式为：
|iZ(k)|＞iset4
iZ(k)＝ΔiM(k)+ΔiN(k-Ttran)
式中，iz(k)为k时刻第一直流输电线路防大数突变量，iset4为防大数突变量定值，按照第一直流输电线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，并在所述故障时计算第一直流输电线路防大数突变量iz(k)的值，并将所述iz(k)的值除以一个大于1的常数的结果作为iset4，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，ΔiN(k-Ttran)为第一直流输电线路k-Ttran时刻N侧电流突变量，t0≤k≤t；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，并根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元，其用于在启动保护判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的利用差分积聚量的防大数保护判据成立，在t0～t时间段满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于预先设置的点数阈值，且满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数大于不满足利用电流突变量的防大数保护判据的采样点数时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述t为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，数据采集单元采样结束的时刻。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值计算第一直流输电线路M侧的电流突变量，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，其计算公式分别为：
diM(j)＝iM(j)-iM(j-ts)
式中，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，iM(j)为第一直流输电线路M侧在j时刻的线路电流，iM(j-ts)为j-ts时刻的线路电流，ts为采样时间间隔；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
Figure FDA0003918132880000071
Figure FDA0003918132880000081
式中，ΔiM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流突变量，diM(j)为j时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值，ΔiN(k-Ttran)为k时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为启动保护时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
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