[發明專利]一種柔性直流配電網的縱聯保護方法及系統

在審

• 申請號: 202110582784.3
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113376549A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 劉海濤;徐旖旎;熊雄;邵瑤;吳鳴;季宇;李蕊;時珊珊;王皓靖;劉舒;魏新遲
• 申請（專利權）人: 國網上海能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/08;H02H7/26
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發明公開了一種柔性直流配電網的縱聯保護方法及系統，包括：分別采集線路兩側的電流信號和正負極電壓信號，并分解至子頻帶空間，以獲取低頻電流信號和低頻電壓信號；根據低頻電流信號和低頻電壓信號計算線路發生故障后的第一低頻故障電流秩相關系數、第二低頻故障電流秩相關系數、正極低頻故障電壓秩相關系數和負極低頻故障電壓秩相關系數；根據所述第一低頻故障電流秩相關系數和第二低頻故障電流秩相關系數確定第一狀態值和第二狀態值，并根據第一狀態值和第二狀態值的乘積確定線路的區內外故障類型；當為區內故障時，確定第三狀態值和第四狀態值，并根據第三狀態值和第四狀態值的和確定線路的故障極，并進行相應的線路保護動作。

技術領域

本發明涉及電網保護技術領域，并且更具體地，涉及一種柔性直流配電網的縱聯保護方法及系統。

背景技術

隨著光伏、風機等分布式能源的高比例接入、電動汽車等直流負荷的高密度化，以交流供電為主的傳統配電網面臨諸多問題。基于模塊化多電平換流器的柔性直流配電網可靈活高效地接入分布式電源和直流型負荷，解決了交流配電網供電半徑和供電容量受限的問題，同時具有高運行效率、高供電可靠性、高電能質量以及低傳輸損耗等諸多優點，成為當前配電網發展的主流方向。

繼電保護作為電力系統的第一道防線，是維護系統安全可靠運行的關鍵。由于柔性直流系統的低阻尼特性，線路發生故障后故障電流會在數毫秒內快速上升，為防止過流損壞電力電子器件燒壞換流站迅速閉鎖，對繼電保護“四性”提出了更為嚴苛的要求，同時要求直流斷路器在數毫秒內完成分斷任務。當前直流斷路器技術尚未成熟，與采用大容量直流斷路器相比，通過小容量斷路器并結合限流器或主動限流技術經濟性更優。故障限流技術給直流故障特征的分析和保護原理帶來了新的挑戰。

現有的柔性直流保護方法依據是否基于通信可分為單端量保護和雙端量保護。單端量保護動作速度快但難以保證絕對的選擇性，且部分保護依賴于邊界特征，需要復雜的整定計算。雙端量保護雖能保護線路全長，但受分布電容影響速動性差，且對數據同步要求嚴格。以上方法均未考慮故障限流技術的影響，控制方式改變、部分故障特性變化，原有的保護原理可能失效。

因此，為解決現有保護技術存在的不足，急需一種原理簡單、易于實現的線路保護方案。

發明內容

本發明提出一種柔性直流配電網的縱聯保護方法及系統，以解決現有的保護技術速動性差、閾值整定復雜、適應性差等問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種柔性直流配電網的縱聯保護方法，所述方法包括：

分別采集線路兩側的電流信號和正負極電壓信號，并將所述電流信號和正負極電壓信號分解至子頻帶空間，以獲取預設子頻帶范圍內的低頻電流信號和低頻電壓信號；

根據所述低頻電流信號和低頻電壓信號計算線路發生故障后預設時間段內線路的第一低頻故障電流秩相關系數、第二低頻故障電流秩相關系數、正極低頻故障電壓秩相關系數和負極低頻故障電壓秩相關系數；

分別將所述第一低頻故障電流秩相關系數和第二低頻故障電流秩相關系數與預設的秩相關系數的臨界值進行比較，以確定第一狀態值和第二狀態值，并根據所述第一狀態值和第二狀態值的乘積確定線路的區內外故障類型；

當線路的區內外故障類型為區內故障時，根據所述正極低頻故障電壓秩相關系數和負極低頻故障電壓秩相關系數與預設的秩相關系數的臨界值進行比較，以確定第三狀態值和第四狀態值，并根據所述第三狀態值和第四狀態值的和確定線路的故障極，并根據確定的故障極進行相應的線路保護動作。

優選地，其中所述方法還包括：

當確定線路發生故障，并且線路的極間電壓瞬時值滿足預設的極間電壓判據時，保護啟動；其中，所述預設的極間電圧判據，包括：

U_dc＜k₁U_N，