[發明專利]基于電壓匹配因子的柔性直流系統縱聯保護方法及系統

有效

• 申請號: 202210163684.1
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114744596B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 馬靜;肖兆杭;馬瑞辰;耿若楠;高卓爾;王增平;楊奇遜
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H7/28;G01R31/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 許志宏

本發明涉及一種基于電壓匹配因子的柔性直流系統縱聯保護方法，屬于電力系統繼電保護技術領域，解決了現有多端柔性直流系統線路保護難以快速、可靠識別故障區段的問題。該方法包括：采集故障發生后各條線路兩端的電壓和電流，以及流向各換流站的交流電流；假設流經該端口的電流方向為流入，并基于流經相鄰線路的電流、以及流向與該端口相連的換流站的交流電流，獲取端口的電壓理論計算值；基于每條線路兩端的電壓、電流和電壓理論計算值，獲得相應線路兩端的電壓匹配因子和線路兩端的故障選極系數；若該線路兩端的電壓匹配因子滿足故障識別判據，則判定為區內故障，并根據該線路兩端的故障選極系數識別出故障極，并啟動故障極的線路保護。

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，尤其涉及一種基于電壓匹配因子的柔性直流系統縱聯保護方法及系統。

背景技術

基于模塊化多電平換流站的直流輸電技術在新能源發電、連接弱交流電網等方面有著廣闊的應用前景。然而，柔性直流電網故障發展過程極快，在幾個ms之內就會危及整個電網，嚴重影響直流電網運行的安全性與穩定性。因此，快速、有選擇性的線路保護方案成為保障直流電網安全可靠運行的關鍵技術。

目前，柔性直流系統縱聯保護主要分為縱聯電流差動保護、縱聯方向保護和縱聯行波保護。其中，縱聯電流差動保護通過通信通道檢測線路兩側的差流進行故障判別，能有效檢測高阻故障。但是這種方式需要大量的數據傳輸，要求通信嚴格同步，而且易受線路分布電容的影響。為躲避區外故障時線路對地電容產生的暫態電流，差動保護通過長延時來保證可靠性，大大降低了保護的速動性。縱聯方向保護一般通過判別線路兩端電流的正方向進行故障識別。該類保護的數據處理是在本站完成的，通信通道只需傳輸數據處理結果，無同步通訊要求。但該方法受過渡電阻影響較大，當直流側發生較大過渡電阻接地故障時，保護難以可靠動作。縱聯行波保護利用故障暫態行波中的方向、幅值等信息構成保護判據，動作速度快，不受線路分布電容的影響。然而，該方法存在采樣頻率和通信傳輸要求較高，在高阻故障情況下靈敏性較差，波頭檢測困難，抗干擾能力有限等問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種基于電壓匹配因子的柔性直流系統縱聯保護方法及系統，用以解決現有多端柔性直流系統線路保護難以快速、可靠識別故障區段的問題。

一方面，本發明公開了一種基于電壓匹配因子的柔性直流系統縱聯保護方法，包括：

采集故障發生后各條線路兩端的電壓和電流，以及流向各換流站的交流電流；

對于每條線路的每一端口，假設流經該端口的電流方向為流入，并基于流經相鄰線路的電流、以及流向與該端口相連的換流站的交流電流，獲取當前端口的電壓理論計算值；

基于每條線路兩端的電壓、電流和電壓理論計算值，獲得相應線路兩端的電壓匹配因子，以及，相應線路兩端的故障選極系數；

對于每條線路，判斷該線路兩端的電壓匹配因子是否滿足故障識別判據，若滿足，則判定為區內故障，并根據該線路兩端的故障選極系數識別出故障極，并啟動所述故障極的線路保護。

在上述方案的基礎上，本發明還做出了如下改進：

進一步，通過以下公式獲取電壓匹配因子：