[發(fā)明專利]一種面向柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的量測異常自糾錯方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211383922.6
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN116047218A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李猛;和敬涵;韋智騰;倪平浩;張大海;羅國敏;郝亮亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;H02H1/00;H02H7/26;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 閆萍

本發(fā)明為一種面向柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的量測異常自糾錯方法，包括以下步驟：將柔性直流線路兩端的電壓、電流瞬時值進(jìn)行極模變換后，將零模、線摸的電壓、電流代入已建立好的狀態(tài)估計方程，經(jīng)狀態(tài)估計計算可得殘差歸一化平方和，若殘差歸一化平方和小于殘差閾值，令Q(t)＝0，則視為系統(tǒng)正常運行，執(zhí)行步驟二；若殘差歸一化平方和大于殘差閾值，令Q(t)＝1，則執(zhí)行步驟三。本發(fā)明能夠快速區(qū)別不良數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)，對不同數(shù)據(jù)分別進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)估計方法，具有不良數(shù)據(jù)辨識功能，從而防止不良數(shù)據(jù)造成保護(hù)誤動，提高了柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及到一種面向柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的量測異常自糾錯方法。

背景技術(shù)

柔性直流輸電技術(shù)作為新一代具有革命意義的直流輸電技術(shù)，以其控制靈活、可控性強、便于組網(wǎng)、占地面積小、無換相失敗等諸多優(yōu)勢，已逐漸在新能源并網(wǎng)、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、海島輸電等多個場景應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。然而,相較于常規(guī)直流，柔性直流系統(tǒng)慣性低、阻尼小、耐過流能力弱，直流線路發(fā)生故障后，故障電流急劇上升，易導(dǎo)致直流保護(hù)控制設(shè)備損壞，嚴(yán)重時將會導(dǎo)致直流系統(tǒng)推出運行。張北柔直電網(wǎng)示范工程通常要求線路保護(hù)在3ms內(nèi)有選擇性地完成故障判別。

目前，柔性直流輸電系統(tǒng)保護(hù)配置方案以行波保護(hù)和突變量保護(hù)作為主保護(hù)，縱聯(lián)差動保護(hù)作為后備保護(hù)。行波保護(hù)利用行波的幅值信息，快速地完成故障判別，可滿足速動性要求，但耐受過渡電阻能力弱。突變量保護(hù)以電氣量的突變率構(gòu)建保護(hù)判據(jù)，從而進(jìn)行故障判別，保護(hù)動作速度快，但同樣存在耐受過渡電阻能力低、抗干擾能力差等問題。縱聯(lián)差動保護(hù)利用兩端線路電流的差值進(jìn)行故障判別，選擇性和靈敏性較強，但依賴通信，且易受分布電容的影響。基于上述保護(hù)方案的優(yōu)缺點，現(xiàn)有學(xué)者提出一種基于數(shù)字孿生的柔直線路保護(hù)方法，該方法基于直流線路的頻變規(guī)律，在頻域中建立起與實際線路對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，再對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行狀態(tài)估計，比較線路上電氣量的實測值與估計值的殘差，利用概率統(tǒng)計理論對該殘差進(jìn)行分析，判斷電氣量是否匹配數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對故障進(jìn)行判別。該保護(hù)方法選擇性強，具有良好的耐過渡電阻能力，且雷擊干擾、噪聲干擾對其影響較小，將數(shù)字孿生思想融入直流線路保護(hù)，實現(xiàn)了無定值化保護(hù)。

然而，基于數(shù)字孿生的柔直線路保護(hù)方法依賴于量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而在實際系統(tǒng)中，量測數(shù)據(jù)易受互感器異常等影響，異常量測數(shù)據(jù)會影響狀態(tài)估計的結(jié)果，進(jìn)而可能導(dǎo)致保護(hù)誤動。因此，該保護(hù)方法需要具備不良數(shù)據(jù)的快速檢測能力。

現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的不良數(shù)據(jù)檢測辨識方法，主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類分析法、動態(tài)推理鏈、粗糙集理論、Petri網(wǎng)分析法等方法，對于直流保護(hù)控制設(shè)備而言，這些方法理論過于復(fù)雜，且實時性不滿足直流保護(hù)的速動性要求，因此不適用于提高基于數(shù)字孿生的柔直線路保護(hù)方法的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

針對基于數(shù)字孿生的柔直線路保護(hù)方法中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種面向柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的量測異常自糾錯方法，并能夠區(qū)別不良數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)，對不同數(shù)據(jù)分別進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)估計方法，具有不良數(shù)據(jù)辨識功能，從而防止不良數(shù)據(jù)造成保護(hù)誤動，提高了保護(hù)的可靠性。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種面向柔直線路數(shù)字孿生保護(hù)的量測異常自糾錯方法，包括以下步驟：

1)將柔性直流線路兩端的電壓、電流瞬時值進(jìn)行極模變換后，將零模、線摸的電壓、電流代入已建立好的狀態(tài)估計方程，經(jīng)狀態(tài)估計計算可得殘差歸一化平方和，若殘差歸一化平方和小于殘差閾值，令Q(t)＝0，則視為系統(tǒng)正常運行，執(zhí)行步驟2)；若殘差歸一化平方和大于殘差閾值，令Q(t)＝1，則執(zhí)行步驟3)。