Pilot Protection Scheme for HVDC Transmission Line Based on Fault Component of Aerial Mode Current

Wenrui DAI; Sheng LIN

doi:10.7500/AEPS20200415007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Pilot Protection Scheme for HVDC Transmission Line Based on Fault Component of Aerial Mode Current

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Pilot Protection Scheme for HVDC Transmission Line Based on Fault Component of Aerial Mode Current
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 19, Pages: 142-149(2020)
- 作者机构：
  
  西南交通大学电气工程学院，四川省成都市 611756
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China;National Key R&D Program of China;State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200415007
  CLC：
- Received：15 April 2020，
  
  Revised：2020-05-25，
  
  Published Online：06 June 2020，
  
  Published：10 October 2020
- 稿件说明：
移动端阅览
戴文睿,林圣.基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案[J].电力系统自动化,2020,44(19):142-149.

DAI Wenrui,LIN Sheng.Pilot Protection Scheme for HVDC Transmission Line Based on Fault Component of Aerial Mode Current[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(19):142-149.
戴文睿,林圣.基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案[J].电力系统自动化,2020,44(19):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20200415007.

DAI Wenrui,LIN Sheng.Pilot Protection Scheme for HVDC Transmission Line Based on Fault Component of Aerial Mode Current[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(19):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20200415007.

摘要

针对现有高压直流输电线路纵联保护受分布电容影响大，动作速度慢从而导致系统闭锁这一问题，提出了一种不受分布电容影响的高压直流输电线路方向纵联保护方案。通过分析模电流传输特性得到线模电流具有受分布电容影响小的特点。基于输电线路线模阻抗推导了区内和区外故障下线路两侧测点电流幅值特征

从而利用整流侧和逆变侧测点线模电流故障分量幅值比的差异作为保护判据，构建了区内外故障识别方案，并通过理论分析为保护阈值选取提供了依据。仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别区内外故障，保护动作不受分布电容影响，对采样和通信要求不高，并具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性。

Abstract

Aiming at the problem that the existing HVDC transmission line pilot protection is greatly affected by distributed capacitance

which leads to slow operation speed and converter blocking

an HVDC transmission line directional pilot protection scheme which is not affected by distributed capacitance is proposed. By analyzing the transmission characteristic of the mode currents

it is obtained that the distributed capacitance has a small influence on the aerial mode current. Based on the aerial mode impedance of the transmission line

the characteristics of the current amplitudes on both sides of the line with internal and external faults are derived respectively. Taking the difference in the characteristic of the amplitude ratio of the aerial mode current fault component at the rectifier and inverter measurement points as the protection criterion

an identification scheme for internal and external faults is constructed. And the theoretical analysis provides a basis for the selection of the protection operation threshold. Simulation results show that the proposed protection scheme can reliably identify internal and external faults

and the protection operation is not affected by distributed capacitance. It does not have high requirements on sampling and communication

and has strong tolerance to transient resistance and noise.

关键词

Keywords

references

汤广福，庞辉，贺之渊 . 先进交直流输电技术在中国的发展与应用［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 7 ）： 1760 - 1771 .

TANG Guangfu ， PANG Hui ， HE Zhiyuan . R&D and application of advanced power transmission technology in China ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 7 ）： 1760 - 1771 .

SHU Yinbiao ， CHEN Weijiang . Research and application of UHV power transmission in China ［J］. High Voltage ， 2018 ， 3 （ 1 ）： 1 - 13 .

陈国平，李明节，许涛 . 特高压交直流电网系统保护及其关键技术［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 2 - 10 .

CHEN Guoping ， LI Mingjie ， XU Tao . System protection and its key technologies of UHV AC and DC power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 2 - 10 .

宋国兵，高淑萍，蔡新雷，等 . 高压直流输电线路继电保护技术综述［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 22 ）： 123 - 129 .

SONG Guobing ， GAO Shuping ， CAI Xinlei ， et al . Survey of relay protection technology for HVDC transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 22 ）： 123 - 129 .

王俊生，柳焕章 . 高压直流输电线路保护的前加速［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 9 ）： 1 - 8 .

WANG Junsheng ， LIU Huanzhang . Pre-acceleration of protection for HVDC transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 1 - 8 .

戴文睿，张海强，林圣，等 . 基于故障电流传播特性的高压直流输电线路单端保护方案［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 67 - 73 .

DAI Wenrui ， ZHANG Haiqiang ， LIN Sheng ， et al . Single-end protection scheme for HVDC transmission line based on fault current propagation characteristics ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 67 - 73 .

戴志辉，张程，刘宁宁，等 . 特高压直流线路保护原理及动作策略分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 21 ）： 1 - 11 .

DAI Zhihui ， ZHANG Cheng ， LIU Ningning ， et al . Analysis of UHVDC line protection principle and operation strategy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 21 ）： 1 - 11 .

郑俊超，文明浩，秦瑜，等 . 具备故障选极能力的高压直流输电线路差动保护新原理［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4350 - 4358 .

ZHENG Junchao ， WEN Minghao ， QIN Yu ， et al . A novel differential protection scheme with fault line selection capability for HVDC transmission line ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4350 - 4358 .

李晓华，戴扬宇，丁晓兵，等 . 高压直流纵差保护动作特性分析及改进［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 1 ）： 283 - 289 .

LI Xiaohua ， DAI Yangyu ， DING Xiaobing ， et al . HVDC longitudinal differential protection operating characteristic analysis and improvement ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 283 - 289 .

董新洲，雷傲宇，汤兰西，等 . 行波特性分析及行波差动保护技术挑战与展望［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 19 ）： 184 - 191 .

DONG Xinzhou ， LEI Aoyu ， TANG Lanxi ， et al . Analysis of traveling wave characteristics and challenges and prospects of traveling wave differential protection technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 19 ）： 184 - 191 .

周余涵，张哲，韩杰祥，等 . 基于开-闭滤波和多分辨形态梯度的直流线路纵联保护新原理［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-03-02 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190118 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190118 .

ZHOU Yuhan ， ZHANG Zhe ， HAN Jiexiang ， et al . A novel pilot protection based on open-close filtering and multi-resolution morphological gradient operators for HVDC transmission line ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-03-02 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190118 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190118 .

杨亚宇，邰能灵，范春菊，等 . 利用峰值频率的高压直流输电线路纵联保护方案［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 15 ）： 4304 - 4314 .

YANG Yayu ， TAI Nengling ， FAN Chunju ， et al . A pilot protection scheme for HVDC transmission lines based on specific-frequency ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 15 ）： 4304 - 4314 .

李小鹏，汤涌，朱清代，等 . 利用测量波阻抗相位特征的高压直流输电线路纵联保护［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 4 ）： 1251 - 1259 .

LI Xiaopeng ， TANG Yong ， ZHU Qingdai ， et al . Pilot protection for HVDC transmission lines utilizing phase features of measured surge impedance ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 4 ）： 1251 - 1259 .

李钊，邹贵彬，许春华，等 . 基于S变换的HVDC输电线路纵联保护方法［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 5 ）： 1228 - 1235 .

LI Zhao ， ZOU Guibin ， XU Chunhua ， et al . S-transform based pilot protection method for HVDC transmission lines ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 1228 - 1235 .

魏德华，苗世洪，刘子文，等 . 基于边界特征的高压直流输电长线路故障判别方法［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 17 ）： 75 - 82 .

WEI Dehua ， MIAO Shihong ， LIU Ziwen ， et al . A fault identification method for HVDC transmission with long line based on boundary characteristics ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 17 ）： 75 - 82 .

郑黎明，贾科，毕天姝，等 . 基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 18 ）： 111 - 119 .

ZHENG Liming ， JIA Ke ， BI Tianshu ， et al . Cosine similarity based pilot protection of teed transmission line connected to renewable energy power plants ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 18 ）： 111 - 119 .

戴志辉，严思齐，王增平，等 . 基于电流特征量相关系数的UHVDC线路纵联保护新原理［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 22 ）： 31 - 38 .

DAI Zhihui ， YAN Siqi ， WANG Zengping ， et al . A new pilot protection for UHVDC lines based on correlation coefficient of designed current variables ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 22 ）： 31 - 38 .

王钢，罗健斌，李海锋，等 . 特高压直流输电线路暂态能量保护［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 1 ）： 28 - 31 .

WANG Gang ， LUO Jianbin ， LI Haifeng ， et al . Transient energy protection for ±800 kV UHVDC transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 1 ）： 28 - 31 .

杨亚宇，邰能灵，刘剑，等 . 利用边界能量的高压直流线路纵联保护方案［J］ . 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 22 ）： 5757 - 5767 .

YANG Yayu ， TAI Nengling ， LIU Jian ， et al . A pilot protection scheme for HVDC transmission lines based on boundary energy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 22 ）： 5757 - 5767 .

雷傲宇，董新洲 . 超/特高压输电线路宽频窗短时窗行波差动保护方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 23 ）： 6826 - 6835 .

LEI Aoyu ， DONG Xinzhou . Wide-frequency and short-time window based traveling wave differential protection method for EHV/UHV transmission lines ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 23 ）： 6826 - 6835 .

张晨浩，宋国兵，董新洲 . 一种应对高阻故障的单端自适应行波保护方法［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-04-10 ］. https：//doi.org/10.13334/j.02588013.pcsee.190319 https://doi.org/10.13334/j.02588013.pcsee.190319 .

ZHANG Chenhao ， SONG Guobing ， DONG Xinzhou . A non-unit adaptive traveling wave protection method for high impedance faults ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-04-10 ］. https：//doi.org/10.13334/j.02588013.pcsee.190319 https://doi.org/10.13334/j.02588013.pcsee.190319 .

葛耀中 . 新型继电保护和故障测距的原理与技术［M］. 西安：西安交通大学出版社， 2007 .

GE Yaozhong . Principle and technology of new relay protection and fault location ［M］. Xi’an ： Xi’an Jiaotong University Press ， 2007 .

侯俊杰，宋国兵，常仲学，等 . 基于暂态功率的高压直流线路单端量保护［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 21 ）： 203 - 212 .

HOU Junjie ， SONG Guobing ， CHANG Zhongxue ， et al . Transient power based single-end protection for HVDC transmission line ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 21 ）： 203 - 212 .

邢鲁华，陈青，高湛军 . 基于电压和电流突变量方向的高压直流输电线路保护原理［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 6 ）： 107 - 113 .

XING Luhua ， CHEN Qing ， GAO Zhanjun . A new protection principle for HVDC transmission lines based on directions of fault components of voltage and current ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 6 ）： 107 - 113 .

束洪春，田鑫萃，张广斌，等 . ±800 kV直流输电线路的极波暂态量保护［J］. 中国电机工程学报， 2011 ， 31 （ 22 ）： 96 - 104 .

SHU Hongchun ， TIAN Xincui ， ZHANG Guangbin ， et al . Protection for ±800 kV HVDC transmission lines using pole wave transients ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2011 ， 31 （ 22 ）： 96 - 104 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

消除相间电容电流影响的故障分量综合阻抗计算方法

基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护

平行线弱电强磁下零序方向元件的改进

利用电流突变特性的高压直流输电线路纵联保护新原理

输电线路综合阻抗纵联保护新原理

Related Author

SUONAN Jiale

LIU Kai

ALIMJAN Kader

KANG Xiaoning

DENG Xuyang

SONG Guobing

Zhang Qi-Bing

GAO Shuping

Related Institution

Xian Jiaotong University， Xian

Yantai Dongfang Electric Information Industry Co. Ltd.

Xinjiang University

School of Electrical Engineering，Xi’an Jiaotong University

Shanghai Jiao Tong University

⁰