基于特定频带能量比的高压直流输电线路保护

高飘; 郑晓冬; 晁晨栩; 邰能灵; 杨增力; 王晶

doi:10.7500/AEPS20210827006

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基于特定频带能量比的高压直流输电线路保护

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于特定频带能量比的高压直流输电线路保护
- High-voltage DC Transmission Line Protection Based on Energy Ratio of Specific Frequency Band
- 电力系统自动化 2022年46卷第15期页码：136-144
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 200240
  2.国网湖北省电力有限公司,湖北省武汉市 430077
- 作者简介：
  
  高飘(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流输电控制和保护。E-mail：1913757840@sjtu.edu.cn
  郑晓冬(1985—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：高压直流输电控制保护、新能源与智能电网技术。E-mail：xiaodongzheng@sjtu.edu.cn
  晁晨栩(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：新能源配电网保护与控制。E-mail：ccx405@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51877135);上海市启明星计划(18QA1402100);国家重点研发计划资助项目(2016YFB0900601)
- DOI：10.7500/AEPS20210827006
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-08-27，
  
  修回日期：2022-01-11，
  
  网络出版日期：2022-04-14，
  
  纸质出版日期：2022-08-10
- 稿件说明：
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高飘,郑晓冬,晁晨栩等.基于特定频带能量比的高压直流输电线路保护[J].电力系统自动化,2022,46(15):136-144.

GAO Piao,ZHENG Xiaodong,CHAO Chenxu,et al.High-voltage DC Transmission Line Protection Based on Energy Ratio of Specific Frequency Band[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):136-144.
高飘,郑晓冬,晁晨栩等.基于特定频带能量比的高压直流输电线路保护[J].电力系统自动化,2022,46(15):136-144. DOI： 10.7500/AEPS20210827006.

GAO Piao,ZHENG Xiaodong,CHAO Chenxu,et al.High-voltage DC Transmission Line Protection Based on Energy Ratio of Specific Frequency Band[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(15):136-144. DOI： 10.7500/AEPS20210827006.

摘要

随着大规模交直流混联电网的发展，交流侧和直流侧之间的联系更加紧密。考虑换流器交直流侧的谐波映射关系，提出一种基于换流站交直流侧特定频带能量比识别直流故障的保护方案。换流器交流侧和直流侧在特定频带内的故障电压、电流谐波存在联系，利用故障电压、电流关系计算特定频带能量比，根据此特定频带能量比识别直流故障。该方案考虑了交流侧和直流侧的耦合作用，融合了换流站交流和直流侧的信息，提高了保护的可靠性。仿真测试结果验证了所提保护方案能够可靠、快速地识别直流输电线路故障，抗干扰能力较强。

Abstract

With the development of large-scale AC/DC hybrid power grids

the connection between the AC side and DC side has become tighter. Considering the harmonic mapping relationship between the AC and DC sides of the converter

a protection scheme is proposed to identify DC faults based on the energy ratio of specific frequency band of the AC and DC sides. There is a relation between the fault voltage and current within the specific frequency band of the AC and DC sides of the converter. The relationship of fault voltage and current is used to calculate the energy ratio of specific frequency band

and the DC fault is identified based on the energy ratio of specific frequency band. The proposed scheme considers the coupling between AC and DC sides

integrates the information on the AC and DC sides of the converter station

and improves the reliability of the protection. The simulation test results verify that the proposed protection scheme can reliably and quickly identify the faults in DC transmission lines

and has a strong anti-interference ability.

关键词

Keywords

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辛保安，郭铭群，王绍武，等 . 适应大规模新能源友好送出的直流输电技术与工程实践［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 1 - 8 .

XIN Baoan ， GUO Mingqun ， WANG Shaowu ， et al . Friendly HVDC transmission technologies for large-scale renewable energy and their engineering practice ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 1 - 8 .

安婷，刘栋，常彬，等 . 2020年国际大电网会议学术动态——直流系统及电力电子［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 1 ）： 141 - 149 .

AN Ting ， LIU Dong ， CHANG Bin ， et al . Review of CIGRE 2020： DC systems and power electronics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 1 ）： 141 - 149 .

饶宏，吴为，周保荣，等 . 云南电网与南网主网交直流系统相互影响及异步联网方案研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 11 ）： 3470 - 3477 .

RAO Hong ， WU Wei ， ZHOU Baorong ， et al . Study of AC/DC power system interaction and asynchronous connection between Yunnan Power Grid and the rest of CSG ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 11 ）： 3470 - 3477 .

罗亚洲，陈得治，李轶群，等 . 华北多特高压交直流强耦合大受端电网系统保护方案设计［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 11 - 18 .

LUO Yazhou ， CHEN Dezhi ， LI Yiqun ， et al . Design of system protection scheme for North China multi-UHV AC and DC strong coupling large receiving-end power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 11 - 18 .

宋国兵，张宇轩，张晨浩，等 . 换流站传递特性及其对交直流电网保护影响［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 465 - 477 .

SONG Guobing ， ZHANG Yuxuan ， ZHANG Chenhao ， et al . Converter station transmission characteristics for protecting hybrid AC/DC power grids ［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 465 - 477 .

徐敏，蔡泽祥，韩昆仑，等 . 交直流混联电网中交流暂态侵入对直流继电保护的影响分析［J］. 高电压技术， 2014 ， 40 （ 11 ）： 3618 - 3625 .

XU Min ， CAI Zexiang ， HAN Kunlun ， et al . Influence analysis of AC system transient invasion on DC protective relaying in AC/DC hybrid power system ［J］. High Voltage Engineering ， 2014 ， 40 （ 11 ）： 3618 - 3625 .

陈水明，余占清，谢海滨，等 . 互联系统电磁暂态交互作用研究，Ⅲ：交流侧对直流侧的影响［J］. 高电压技术， 2011 ， 37 （ 5 ）： 1082 - 1092 .

CHEN Shuiming ， YU Zhanqing ， XIE Haibin ， et al . Transient interaction of HVAC and HVDC in converter station in HVDC， Ⅲ： effects of AC sides on DC sides ［J］. High Voltage Engineering ， 2011 ， 37 （ 5 ）： 1082 - 1092 .

李晓华，蔡泽祥，黄明辉，等 . 交直流电网故障暂态功率倒向解析［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 10 ）： 61 - 66 .

LI Xiaohua ， CAI Zexiang ， HUANG Minghui ， et al . Transient power converse in an AC/DC interconnected power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 10 ）： 61 - 66 .

杨子荷，李永丽，宋金钊，等 . 直流馈入下交流系统故障特性分析及故障分量电流差动保护改进［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 3 - 10 .

YANG Zihe ， LI Yongli ， SONG Jinzhao ， et al . Fault characteristics analysis and fault component current differential protection improvement of AC system with infeed DC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 3 - 10 .

李勇，时伯年，谢俊，等 . 渝鄂柔性直流工程接入对500 kV交流线路差动保护影响分析［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 20 ）： 149 - 155 .

LI Yong ， SHI Bonian ， XIE Jun ， et al . Influence study of Chongqing-Hubei VSC-HVDC interconnection on 500 kV AC line differential protection ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 20 ）： 149 - 155 .

蔡泽祥，李佳曼，余超耘，等 . 直流扰动对交流继电保护动态行为的影响［J］. 高电压技术， 2016 ， 42 （ 10 ）： 3246 - 3252 .

CAI Zexiang ， LI Jiaman ， YU Chaoyun ， et al . Impact of DC disturbances on AC protective relaying dynamic behavior ［J］. High Voltage Engineering ， 2016 ， 42 （ 10 ）： 3246 - 3252 .

刘俊磊，王钢，李海锋，等 . HVDC系统换相失败对交流电网继电保护影响的机理分析［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 19 ）： 111 - 118 .

LIU Junlei ， WANG Gang ， LI Haifeng ， et al . Mechanism analysis of HVDC commutation failure influence on AC power network relay protection ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 19 ）： 111 - 118 .

郑超，李惠玲，张鑫，等 . 特高压直流分层馈入系统大扰动层间耦合特性及稳定控制［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 9 ）： 2670 - 2681 .

ZHENG Chao ， LI Huiling ， ZHANG Xin ， et al . Study on the dynamic coupling characteristics and stability control strategies for the hierarchical UHVDC and AC hybrid system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 2670 - 2681 .

王岩 . 交流侧故障对永富直流输电系统保护影响的仿真分析［D］. 昆明：昆明理工大学， 2016 .

WANG Yan . Simulation analysis of influence of AC side fault on protection of Yongfu DC transmission system ［D］. Kunming ： Kunming University of Science and Technology ， 2016 .

张海强，戴文睿，牟大林，等 . 直流输电系统换流站保护适应性分析及优化方案研究［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 102 - 108 .

ZHANG Haiqiang ， DAI Wenrui ， MOU Dalin ， et al . Adaptability analysis and optimization scheme for HVDC converter station protection ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 102 - 108 .

成敬周，徐政，张静 . 交流系统横向故障对HVDC 100 Hz保护影响及特性分析［J］. 电网技术， 2011 ， 35 （ 9 ）： 223 - 228 .

CHENG Jingzhou ， XU Zheng ， ZHANG Jing . Influence of transverse faults in HVAC power system on HVDC 100 Hz protection of HVDC transmission system and analysis on its characteristics ［J］. Power System Technology ， 2011 ， 35 （ 9 ）： 223 - 228 .

李晓华，吴嘉琪，丁晓兵，等 . 采用波形识别的直流50 Hz保护优化改进策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 159 - 163 .

LI Xiaohua ， WU Jiaqi ， DING Xiaobing ， et al . Optimization and improvement strategy for direct current 50 Hz protection using waveform recognition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 159 - 163 .

费彬，黄少锋，申洪明 . 交直流互联系统对距离保护的影响分析及对策［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 8 ）： 15 - 21 .

FEI Bin ， HUANG Shaofeng ， SHEN Hongming . Impact of AC-DC interconnected system on distance protection and countermeasure ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 8 ）： 15 - 21 .

刘可真，梁松涛，束洪春，等 . 过渡电阻对特高压交直流混联电网暂态功率倒向的影响分析［J］. 高电压技术， 2015 ， 41 （ 4 ）： 1257 - 1261 .

LIU Kezhen ， LIANG Songtao ， SHU Hongchun ， et al . Influence of transition resistance on transient power converse in UHV AC/DC hybrid power system ［J］. High Voltage Engineering ， 2015 ， 41 （ 4 ）： 1257 - 1261 .

段建东，李浩，雷阳，等 . 利用同步挤压小波变换的高压交直流混联系统交流线路暂态方向保护［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3833 - 3842 .

DUAN Jiandong ， LI Hao ， LEI Yang ， et al . Transient-based directional protection using synchrosqueezing wavelet transforms for AC transmission lines in HVAC/DC hybrid system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3833 - 3842 .

宋国兵，张晨浩，杨黎明，等 . 利用波前信息的直流输电线路超高速保护原理［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 576 - 581 .

SONG Guobing ， ZHANG Chenhao ， YANG Liming ， et al . Principle of ultra-high-speed protection for DC transmission line using wave front information ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 576 - 581 .

HU L ， YACAMINI R . Harmonic transfer through converters and HVDC links ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 1992 ， 7 （ 3 ）： 514 - 525 .

田社平 . 电路理论基础［M］. 上海：上海交通大学出版社， 2016 ： 576 - 577 .

TIAN Sheping . Fundamental theory of circuit ［M］. Shanghai ： Shanghai Jiao Tong University Press ， 2016 ： 576 - 577 .

陈明，相艳会，郭倩雯，等 . 天广±500 kV高压直流输电系统建模及仿真［J］. 中国电力， 2013 ， 46 （ 6 ）： 30 - 33 .

CHEN Ming ， XIANG Yanhui ， GUO Qianwen ， et al . Modeling and simulation of Tianshengqiao-Guangdong ±500 kV HVDC transmission system ［J］. Electric Power ， 2013 ， 46 （ 6 ）： 30 - 33 .

张保会，张嵩，尤敏，等 . 高压直流线路单端暂态量保护研究［J］. 电力系统保护与控制， 2010 ， 38 （ 15 ）： 18 - 23 .

ZHANG Baohui ， ZHANG Song ， YOU Min ， et al . Research on transient-based protection for HVDC lines ［J］. Power System Protection and Control ， 2010 ， 38 （ 15 ）： 18 - 23 .

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 .

褚旭，王亮，王华伟，等 . 高压直流输电线路极间耦合影响及故障选极方案［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 4 ）： 140 - 146 .

CHU Xu ， WANG Liang ， WANG Huawei ， et al . Analysis of inter-pole coupling effect and faulty pole selection for HVDC transmission line ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 4 ）： 140 - 146 .

华玉婷，李生虎，吴正阳 . 计及AC-UHVDC系统无功补偿和谐波特性的UHVDC交流滤波器可靠性建模［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4857 - 4865 .

HUA Yuting ， LI Shenghu ， WU Zhengyang . Reliability modeling of AC filter in UHVDC considering reactive power compensation and harmonic performance evaluation of AC-UHVDC system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4857 - 4865 .

郑伟，张楠，杨光源 . 西门子及ABB直流线路行波保护对比和改进研究［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 24 ）： 149 - 154 .

ZHENG Wei ， ZHANG Nan ， YANG Guangyuan . Comparative and improvement investigation on the DC transmission line traveling wave protections of Siemens and ABB ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 24 ）： 149 - 154 .

许小雪，刘建锋，江玉蓉 . 基于多频带能量的高压直流输电线路单端暂态电流保护［J］. 电力系统保护与控制， 2016 ， 44 （ 22 ）： 32 - 39 .

XU Xiaoxue ， LIU Jianfeng ， JIANG Yurong . HVDC transmission line protection based on single-ended transient current using multiband energy ［J］. Power System Protection and Control ， 2016 ， 44 （ 22 ）： 32 - 39 .

陈仕龙，张杰，刘红锐，等 . 特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 2 ）： 171 - 177 .

CHEN Shilong ， ZHANG Jie ， LIU Hongrui ， et al . A single-ended current direction transient protection of UHVDC transmission line ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 171 - 177 .

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