[發明專利]基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法

在審

• 申請號: 202110536006.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113285429A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 李振興;徐浩;王秋杰;李飛;翁漢琍;李振華;黃景光
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法，包括以下步驟：根據區內外接地故障分析電流故障分量的差異，當發生區內故障時，線路兩端電流故障分量相同；當發生區外故障時，線路兩端電流故障分量相反；選取數據窗；計算電流故障分量；利用改進電壓梯度算法檢測電壓變化；計算線路兩端電流故障分量的杰卡德相似度；提出區內外故障識別判據：計算正負極線路能量比，提出故障選極判據。本發明方法能夠有效防止區內噪聲影響下高阻故障的誤動，提高系統穩定性，工程實用性強。

技術領域

本發明涉及輸電線路故障識別技術領域，具體涉及一種基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法。

背景技術

基于MMC的多端柔性直流輸電系統，直流側線路保護的不成熟是限制其發展的重要原因。直流側發生故障后，故障電流在幾個毫秒內達到幾十kA，而換流站子模塊IGBT過流能力較低，如果不能短時間內切除故障，當故障電流流過IGBT時超過過流保護定值時，會造成換流站閉鎖，影響系統的正常運行，而傳統的保護方案無法滿足柔直線路苛刻的速動性要求。

根據區內外故障電壓、電流特性的不同，通過對比線路電壓或電流相似度來進行故障識別成為一種可行的研究方向。基于故障電流的相似度保護方案一般通過比對線路兩端同極線路電流的相似度大小進行故障區域的識別(周家培，趙成勇，李承昱，等.采用電流突變量夾角余弦的直流電網線路縱聯保護方法[J].電力系統自動化，2018，42(14)：165-171)；而基于故障電壓的相似度保護方案一般通過比對正負極暫態電壓相似性進行單極故障判斷(上官鑫，秦文萍，夏福良，等.基于暫態電壓Pearson相關性的MMC多端柔性直流配電網單極接地故障保護方案[J].高電壓技術,2020,46(05):1740-1749)。

但目前基于相似度的保護方案研究，均需要傳遞和對比大量的非邏輯信號，對通信設備的要求較高，同時在故障情況更為嚴峻的噪聲干擾下高阻故障，會出現區內高阻故障拒動，區外金屬性故障誤動的情況。

發明內容

為了降低通信要求及保證噪聲影響下高阻故障保護的可靠性，本發明提出一種基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法，該方法基于區內外故障時線路兩端電流故障分量相關性的差異，應用杰卡德相似度算法準確的樣本間共有特征識別能力，并結合線路兩端電流故障分量區內故障極性相同、而區外故障時相反的特點，構建故障識別新判據。本發明方法能夠有效防止區內噪聲影響下高阻故障的誤動，提高系統穩定性，工程實用性強。

本發明采取的技術方案為：

基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法，首先引入改進電壓梯度算法判據作為啟動判據，并將當前時刻作為采樣起始時刻；進而通過杰卡德相似度算法計算線路兩端電流故障分量的相似度，完成故障區域判斷；最后以起始時刻后1ms內的正負極采樣數據計算正負極能量比，實現故障選極。

基于杰卡德相似度比較的多端柔性直流輸電線路保護方法，包括以下步驟：

步驟1：根據區內外接地故障分析電流故障分量的差異，當發生區內故障時，線路兩端電流故障分量相同；當發生區外故障時，線路兩端電流故障分量相反；

步驟2：選取數據窗；

步驟3：計算電流故障分量，電流故障分量計算公式如式(1)所示。

△I(i)＝I(i)-I(i-n) (1)

I(i)為當前采樣時刻的電流值、I(i-n)為當前采樣時刻前第n個采樣點的電流值、i為當前時刻采樣點、n為當前采樣點前第n個采樣點。

步驟4：利用改進電壓梯度算法檢測電壓變化；

步驟5：計算線路兩端電流故障分量的杰卡德相似度；

步驟6：提出區內外故障識別判據：