[發明專利]一種基于標準反行波面積的柔性直流輸電線路距離保護方法

在審

• 申請號: 202310326537.6
• 申請日: 2023-03-29
• 公開（公告）號: CN116345418A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 郝治國;謝凡;張雨寧;梁天宇;楊松浩;葉冬萌;于澤學;劉偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G06F17/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種基于標準反行波面積的柔性直流輸電線路距離保護方法，S1.采樣直流輸電線路正極、負極的電壓和電流，計算1模、0模的電壓和電流，計算1模電壓反行波；S2.基于AMLM算法辨識1模電壓反行波的參數；S3.基于AMLM算法辨識出的參數，計算標準1模電壓反行波；S4.計算標準1模電壓反行波面積；S5.判別故障區域，若判據滿足，則為區內故障，保護動作，否則返回S1。本發明方法可以快速檢測出直流線路是否發生故障，對故障的快速隔離和保障電力系統的安全穩定運行有著重要的現實意義。

技術領域

本發明屬于電力系統領域，涉及直流輸電線路的繼電保護技術領域，具體涉及一種基于標準反行波面積的柔性直流輸電線路距離保護方法。

背景技術

面對日益嚴峻的能源危機和氣候變化，世界各國均提出了從化石能源向可再生能源轉變的發展規劃，明確了可再生能源發電是未來著力發展方向。傳統高壓直流輸電在電力系統中肩負著能源產地與負荷中心間輸送電能的重任，在遠距離、大容量電能傳輸及非同步電網互聯等應用場合具有明顯優勢。隨著電力電子器件和控制技術的發展，柔性直流輸電技術已經實現，突破了換相失敗、無功補償等傳統直流輸電技術的固有瓶頸，適用于清潔能源并網、海上平臺供電、城市異步電網互聯、孤島供電等技術等場景。

然而，柔性直流輸電系統是一個“低慣量”系統，故障后電流上升速度快且幅值大，留給保護裝置的響應時間短，若不及時切除故障將很快影響到整個系統，因此快速可靠的線路保護是保障其安全穩定運行的關鍵，直流電網應具備快速識別、定位故障的能力，進而實現故障隔離。

對于柔性直流電網，現有故障甄別研究成果可概括為四類，分別基于線路故障電氣量的頻域特征，線路故障電氣量的時域特征，人工智能算法，線路邊界(波阻抗不連續點)特性。然而，對于無明顯集中容性、感性元件的直流輸電場景，其邊界元件數值降低；對于多端直流輸電場景，其邊界元件位置發生改變，由線路兩端移動到連接多條線路的母線處。對于基于頻域特征和基于時域特征的保護原理，強依賴于線路邊界的高頻濾除或衰減特性，普遍存在對缺失高頻邊界的場景適應性不強的問題。同時，在高阻故障和雷擊干擾場景下，保護原理的識別、定位故障的能力將被弱化，嚴重影響其可靠性，因此亟待提出具有強耐受過渡電阻和雷擊干擾能力、適用于缺失高頻邊界下的柔性直流輸電場景的保護原理。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種基于標準反行波面積的柔性直流輸電線路距離保護方法，本發明方法耐受過渡電阻能力強，保護原理不依賴于集中元件(平波電抗器、濾波電容器等)構成的直流線路邊界，適用于缺失高頻邊界下的柔性直流輸電線路保護場景。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于標準反行波面積的柔性直流輸電線路距離保護方法，包括如下步驟：

步驟一：采樣柔性直流輸電線路正極、負極的電壓和電流，計算1模、0模的電壓和電流，計算1模電壓反行波；

根據式(1)計算1模電壓u₁(t)、0模電壓u₀(t)、1模電流i₁(t)、0模電流i₀(t)，

式中，t為采樣時刻，Q為變換矩陣，u_p(t)為正極電壓，u_n(t)為負極電壓，i_p(t)為正極電流，i_n(t)為負極電流；

根據式(2)，由1模電壓u₁(t)和1模電流i₁(t)的定義式推導1模電壓反行波u_b1(t)的表達式，如式(3)所示，