[發明專利]基于波前廣義Logistic函數擬合的直流輸電線路快速保護方法

有效

• 申請號: 201810917241.0
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109193578B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 宋國兵;張晨浩;韓偉;李程昊;劉超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網河南省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

本發明公開一種基于波前廣義Logistic函數擬合的直流輸電線路快速保護方法，包括以下步驟：1)測量直流輸電線路首端保護安裝處電流，計算電流零模分量并取絕對值；2)識別前行波波頭，保護啟動；3)對行波波前T時間段內進行反射波識別，自適應選擇保護計算的數據窗長度；4)利用廣義Logistic函數擬合得到的行波波前，得到自然對數的指數系數k，根據保護判別原理區分區內外故障。本發明提出的保護方法利用的是行波波前包含的故障信息，利用廣義Logistic函數擬合得到的系數刻畫故障距離和過渡電阻大小，具有快速性，可靠性，線路遠端發生高阻故障仍可正確動作。

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護領域，特別涉及一種直流輸電線路快速保護方法。

背景技術

直流輸電具有高傳輸容量、靈活的功率控制和遠距離傳輸等優點，目前電力系統輸電中常規直流和柔性直流得到了廣泛的應用。直流線路發生故障后，故障持續時間越短越有利于輸電線路傳輸功率的提高和電力系統暫態穩定性的增強，其中，張北柔性直流輸電對繼電保護出口時間提出了3ms的要求，直流輸電快速保護成為目前研究的重點。

現有的直流工程繼電保護方案多由ABB和SIEMENS提供，主保護配置行波保護和電壓突變量保護，后備保護配置低電壓保護和縱差保護。行波保護動作速度快，但存在線路發生遠端高阻故障時的拒動問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于波前廣義Logistic函數擬合的直流輸電線路快速保護方法，以解決上述技術問題。保護測點處測得的故障畸變階躍波稱為波前，波前包含豐富的故障信息；本發明提高現有行波保護的性能，滿足直流線路對繼電保護的要求。本發明首先通過理論分析了故障行波在輸電線路上的色散，總結出：1)故障行波波前形狀變化程度與故障距離有關，過渡電阻只影響波前幅值，不影響波前變化程度；2)保護首端測得的電流具有自然指數函數相加的代數形式的結論，由此構造廣義Logistic函數擬合零模電流波前，實現故障距離信息的提取。利用小波變換模極大值的方法實現保護的啟動判別和自適應數據窗長選擇。

本發明提出的保護方法利用的是行波波前包含的故障信息，利用廣義Logistic函數擬合得到的系數刻畫故障距離和過渡電阻大小。仿真驗證表明所提出的保護原理具有快速性，可靠性，線路遠端發生高阻故障仍可正確動作。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于波前廣義Logistic函數擬合的直流輸電線路快速保護方法，包括以下步驟：

1)測量直流輸電線路首端保護安裝處電流，計算電流零模分量并取絕對值；

2)識別前行波波頭，保護啟動；

3)對行波波前T時間段內進行反射波識別，自適應選擇保護計算的數據窗長度；

4)利用廣義Logistic函數擬合得到的行波波前，得到自然對數的指數系數k，根據保護判別原理區分區內外故障。

進一步的，步驟1)中：測量直流輸電線路線路首端保護安裝處電流，按下式計算出電流零模分量：

其中，I_p、I_n、I₀、I₁分別為保護安裝處測得的正極、負極電流和計算出的零模、一模電流；并對電流零模分量I₀取絕對值。

進一步的，步驟2)中：采用小波變換模極大值的方法對電流零模分量進行奇異性檢測，利用二次樣條小波尺度五的結果進行波頭的識別，當：

W_max≥W_set (6)