[发明专利]一种基于行波暂态量的多端直流电网故障方向判断方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于行波暂态量的多端直流电网故障方向判断方法及系统，所述方法包括：根据预设规则设置故障判断时间t；计算在故障启动时间t₀至故障判断时间t内，本线路保护以及多个背侧线路保护的反向行波；根据预设规则利用离散小波变换提取各反向行波中的预设的一层小波系数作为对应反向行波的高频暂态分量；计算多个背侧线路的反向行波对应的高频暂态分量与所述本线路的反向行波对应的高频暂态分量的比值；并根据所述比值的计算结果判断本线路的故障方向；所述方法及系统无需依赖边界元件等附加条件也不会受到换流站的影响，使得所述直流电网故障方向的判断灵敏性和可靠性显著提高。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种基于行波暂态量的多端直流电网故障方向判断方法及系统。

背景技术

直流线路保护是直流系统发展的关键技术之一，其中快速、可靠判断故障方向是直流线路快速保护必不可少的关键环节。然而，传统基于电流变化量的方向判据受过渡电阻影响较大(在经大过渡电阻故障时可能发生误判)；基于电流变化率的方向判据则在长线路情况下由于受到分布电容电流影响出现正负波动，无法可靠判断故障方向。多端直流输电系统中，当线路两端存在直流电抗器等边界元件时，可依赖边界元件对正反向故障产生的故障特征差异进行故障方向判断，如专利《一种多端柔性直流电网线路方向纵联保护方法》基于电抗器两侧暂态电压幅值比进行故障方向的判断。然而上述方向判据依赖于每条直流线路两端均装设直流电抗器，对于线路两端无电抗器等边界元件的情况则无法使用。文献《超高速暂态方向继电器的研究》提出的交流输电系统行波方向判据无需线路边界元件，基于正反向行波比能够可靠判断故障方向。然而，该方法在交流系统中能够适用是因为交流输电系统是一个线性系统，在故障序网络分析时可直接忽略电源产生的行波。在直流系统中，故障以后换流站控制策略会对故障产生强烈的控制响应，产生无法可靠分析计算的附加行波。即直流系统是一个高度非线性系统，交流输电系统中以线性系统为前提提出的基于正反向行波比的传统方向判据将难以可靠适用。

发明内容

为了解决背景技术存在的针对直流线路中故障方向的判断不可靠或需依赖边界元件等附加条件才可进行判断问题，本发明提供了一种基于行波暂态量的多端直流电网故障方向判断方法及系统，所述方法及系统根据汇流母线各直流出线反向行波比的判断，进而获得直流电网故障方向的判断结果；所述方法及系统无需依赖边界元件等附加条件也不会受到换流站的影响，使得所述直流电网故障方向的判断灵敏性和可靠性显著提高，所述一种基于行波暂态量的多端直流电网故障方向判断方法及系统包括：

根据预设规则设置故障判断时间t；

计算在故障启动时间t₀至故障判断时间t内，本线路保护以及多个背侧线路保护的反向行波；

根据预设规则利用离散小波变换提取各反向行波中的预设的一层小波系数作为对应反向行波的高频暂态分量；

计算多个背侧线路的反向行波对应的高频暂态分量与所述本线路的反向行波对应的高频暂态分量的比值；并根据所述比值的计算结果判断本线路的故障方向；

进一步的，所述故障判断时间t的预设公式为：

t＝t₀+min(2l₁/v,2l₂/v…2l_n/v)-Δt；

其中，l₁至l_n为汇流母线的各条直流出线的长度，所述v为所述反向行波在线路中的传播速度，所述Δt为预设的时间裕值；

进一步的，所述本线路保护的反向行波以及所述多个背侧线路保护的反向行波至在在故障启动时间t₀至故障判断时间t内j时刻的计算公式为：