[发明专利]一种基于暂态电流均值的辐射状多端直流系统单端量保护方法

说明书

本发明公开了一种基于暂态电流均值的辐射状多端直流系统单端量保护方法，对辐射状多端直流系统，计算保护线路发生区外最严重故障，确定保护线路Line14出口发生金属性故障时保护线路的故障分量电流；定义电流的暂态均值，设定基于暂态电流均值的保护阈值；实时计算与更新采样电流的暂态均值；如果得到的采样电流暂态均值大于保护阈值，则判断线路为发生区内故障，执行保护动作，若小于阈值，返回实时计算与更新采样电流的暂态均值。本发明所提的保护方法具有阈值整定不依赖于仿真、采样率较低、计算简单、抗外界噪声能力强等优点。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种基于暂态电流均值的辐射状多端直流系统单端量保护方法。

背景技术

近年来，海上风能的开发利用成为研究热点。交流输电受电缆容性充电电流约束，输送能力有限。而电网换相换流器(line commutated converter,LCC)型的传统直流输电无法给交流风场提供电压支撑。采用电压源换流器(voltage source converter,VSC)型的辐射状柔性直流电网成为实现远海风能接入的较佳方案。然而，多端直流系统的故障分析与保护仍是直流电网未来发展面临的重大挑战之一。

有许多学者对直流电网的故障分析和保护方案进行了研究，但这些研究具有一些局限性，具体如下：

1、缺乏适用于复杂直流电网的故障电流解析表达；

2、保护方法采样率要求高，保护算法计算量较大；

3、保护方法的耐过渡电阻能力差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于暂态电流均值的辐射状多端直流系统单端量保护方法，可以理论计算出保护阈值，且对采样频率要求较低，保护算法简单，具有良好的耐过渡电阻能力。

本发明采用以下技术方案：

基于暂态电流均值的辐射状多端直流系统单端量保护方法，包括以下步骤：

S1、对辐射状多端直流系统，计算保护线路发生区外最严重故障，确定保护线路Line14出口发生金属性故障时保护线路的故障分量电流；

S2、定义电流的暂态均值，设定基于暂态电流均值的保护阈值；

S3、实时计算与更新采样电流的暂态均值；

S4、如果步骤S3得到的采样电流暂态均值大于步骤S2的保护阈值，则判断线路为发生区内故障，执行保护动作，若小于阈值，返回步骤S3。

具体的，步骤S1中，保护线路Line 14出口发生金属性故障时保护线路的故障分量电流：

其中，t为以故障时刻为0时刻的参考时间，C₄是4端VSC对地电容，L_T42、 L_T14和L_T41分别为线路Line 24上靠近2端、Line 14上靠近1端和Line 14上靠近 4端的直流补偿电抗器，L₁₄为直流输电线路Line 14的等效电感，U₀是直流电网电压。

具体的，步骤S2中，保护阈值I^set具体为：