[发明专利]一种基于电压极波的多端柔性直流电网直流线路保护方法

说明书

本发明公开了一种基于电压极波的多端柔性直流电网直流线路保护方法，该方法分析了直流线路故障时故障线路与非故障线路在线路边界处的电压响应特性，利用小波变换工具提取暂态电压极波特征量，构造了基于电压极波幅值特征的区内外故障识别判据；针对雷击干扰，建立了电压极波高低频能量比值的雷击识别判据；根据两极线路上的电压极波幅值关系，构造了故障极识别判据。与其他保护原理相比，该方法动作速度较快，避免了雷击扰动的影响，且抗过渡电阻能力较强，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及多端柔性直流电网直流线路保护技术领域，尤其涉及一种基于电压极波的多端柔性直流电网直流线路保护方法。

背景技术

随着分布式发电和直流负荷所占比例逐年上升，以及电力电子器件的广泛应用，基于电压源换流器的柔性直流输配电系统将成为未来全球能源互联网发展的主流趋势之一。其中多端柔性直流电网是直流输电领域的研究应用热点，它实现了多电源供电及多落点受电，节省了多换流站情况下的运行费用，且在供电可靠性等方面具备明显优势。对于多端柔性直流电网，其惯性元件较少，是一种“低惯量、弱阻尼”系统，发生故障时会瞬间响应整个网络，其快速上升的故障电流对直流线路保护的速动性提出了极高的要求。因此，研究多端柔性直流电网超高速的线路保护具有重要工程价值。

当前对于多端柔性直流电网的主保护原理的研究主要沿用了高压直流输电领域的保护方案，包括行波保护和微分欠压保护两类原理。但由于柔性直流电网其故障电流上升速度极快，直流线路对保护判别故障时间的要求一般在3ms以内，需要更加有效和高速的保护方案，国内外众多学者已在该领域开展了大量研究。

现有技术利用小波变换分析工具，提出了多端柔性直流输电线路的单端量行波保护方案，但对于过渡电阻、故障位置等影响因素的考虑较少。

现有技术利用行波保护和边界保护思想提出了针对柔性直流输电的保护方法，动作速度很快，但其灵敏度受到过渡电阻的严重影响。

现有技术提出了基于极波变化率的改进行波保护，研究了采样率对保护灵敏性的影响，但是为了保证该保护方案的灵敏性，其对于采样率的要求较高。

现有技术通过线路之间电抗器形成的边界差异，利用电压微分特征实现了区内外故障的快速识别，然而柔性直流电网的直流线路易受雷击和噪声等高频干扰信号的影响，该保护方法无法避免由于干扰产的误动。

现有技术提出了利用多个单端量进行故障判别的保护方案，包括电流、电压的小波系数以及电压微分，保护可靠性较高，但算法复杂。

现有技术提出了基于电压变化率的架空线路超高速保护方案，保护数据窗只有0.25ms，保护速度极快，但没有考虑雷击干扰的影响。

现有技术提出了一种基于差动电流的多端柔性直流输电短时能量保护方案，具有绝对的选择性，但由于该保护利用直流线路的双端量进行故障判别，保护的速动性较差。

由此可见，现有关于多端柔性直流电网直流线路的保护方法，各有优缺点，但是尚没有动作速度快、不受过渡电阻以及雷电干扰等影响且灵敏度高的方法。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供了一种基于电压极波的多端柔性直流电网直流线路保护方法，该方法动作速度较快，避免了雷击扰动的影响，且抗过渡电阻能力较强，灵敏度高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：

本发明公开了一种基于电压极波的多端柔性直流电网直流线路保护方法，包括以下步骤：

(1)实时采集直流线路保护元件处的电压、电流数据；

(2)根据采集到的电压、电流数据进行电压极波计算；监控电压极波突变时刻，该时刻即故障行波到达保护安装处的时刻；根据相邻两个采样点的极波差值判断是否满足线路保护启动条件；如果是，启动线路保护，进入下一步；否则，返回步骤(1)；