[發明專利]一種基于暫態電流均值的輻射狀多端直流系統單端量保護方法

在審

• 申請號: 202010220342.X
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111293677A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 李宇駿;李佳朋;賈科
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;華北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于暫態電流均值的輻射狀多端直流系統單端量保護方法，對輻射狀多端直流系統，計算保護線路發生區外最嚴重故障，確定保護線路Line14出口發生金屬性故障時保護線路的故障分量電流；定義電流的暫態均值，設定基于暫態電流均值的保護閾值；實時計算與更新采樣電流的暫態均值；如果得到的采樣電流暫態均值大于保護閾值，則判斷線路為發生區內故障，執行保護動作，若小于閾值，返回實時計算與更新采樣電流的暫態均值。本發明所提的保護方法具有閾值整定不依賴于仿真、采樣率較低、計算簡單、抗外界噪聲能力強等優點。

技術領域

本發明屬于電力技術領域，具體涉及一種基于暫態電流均值的輻射狀多端直流系統單端量保護方法。

背景技術

近年來，海上風能的開發利用成為研究熱點。交流輸電受電纜容性充電電流約束，輸送能力有限。而電網換相換流器(line commutated converter,LCC)型的傳統直流輸電無法給交流風場提供電壓支撐。采用電壓源換流器(voltage source converter,VSC)型的輻射狀柔性直流電網成為實現遠海風能接入的較佳方案。然而，多端直流系統的故障分析與保護仍是直流電網未來發展面臨的重大挑戰之一。

有許多學者對直流電網的故障分析和保護方案進行了研究，但這些研究具有一些局限性，具體如下：

1、缺乏適用于復雜直流電網的故障電流解析表達；

2、保護方法采樣率要求高，保護算法計算量較大；

3、保護方法的耐過渡電阻能力差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于暫態電流均值的輻射狀多端直流系統單端量保護方法，可以理論計算出保護閾值，且對采樣頻率要求較低，保護算法簡單，具有良好的耐過渡電阻能力。

本發明采用以下技術方案：

基于暫態電流均值的輻射狀多端直流系統單端量保護方法，包括以下步驟：

S1、對輻射狀多端直流系統，計算保護線路發生區外最嚴重故障，確定保護線路Line14出口發生金屬性故障時保護線路的故障分量電流；

S2、定義電流的暫態均值，設定基于暫態電流均值的保護閾值；

S3、實時計算與更新采樣電流的暫態均值；

S4、如果步驟S3得到的采樣電流暫態均值大于步驟S2的保護閾值，則判斷線路為發生區內故障，執行保護動作，若小于閾值，返回步驟S3。

具體的，步驟S1中，保護線路Line 14出口發生金屬性故障時保護線路的故障分量電流：

其中，t為以故障時刻為0時刻的參考時間，C₄是4端VSC對地電容，L_T42、 L_T14和L_T41分別為線路Line 24上靠近2端、Line 14上靠近1端和Line 14上靠近 4端的直流補償電抗器，L₁₄為直流輸電線路Line 14的等效電感，U₀是直流電網電壓。

具體的，步驟S2中，保護閾值I^set具體為：