[发明专利]基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法

权利要求书

1.一种基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)基于相似度度量算法的故障识别；

步骤(2)线路分布电容充放电过程的故障等效回路，即分析线路故障时线路分布电容的充放电过程；

步骤(3)结合故障电流波形特征进行分析，设定保护动作判据；

步骤(4)保护的实现。

2.根据权利要求1所述的基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法，其特征在于：步骤(1)所述的基于相似度度量算法的故障识别，具体方法是：余弦相似度是通过测量两个向量内积空间的夹角的余弦值来度量两者的相似性，即：

从公式(1)可知，若两个相量的方向相同，则两者的余弦相似度为1，若两者方向为垂直或者相反，则两者的余弦相似度为0和-1；

因此，可以认为余弦相似度主要应用于判别两个独立变量的方向差异；当面对变化规律相互独立的两个高维空间向量时，其余弦相似度表示为：

式中：变量x＝{x₁,x₂,...,x_n}、y＝{y₁,y₂,...,y_n}，n为采样点数；

当cos(θ)＝-1时，表示变量x和y的整体变化方向完全相反、相似度为负的最强；当cos(θ)＝1时，表示两个变量的整体变化方向完全相同、相似度为正的最强；当cos(θ)绝对值接近于0时，则表示两个变量的差异性大、相似度较弱；因此，余弦相似度算法对于向量轨迹变化趋势具有很强的识别能力，能充分计算出轨迹的形态或轮廓的异同，同时不受变量幅值大小影响。

3.根据权利要求1所述的基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法，其特征在于：步骤(2)所述的线路分布电容充放电过程的故障等效回路，具体是：直流线路内部发生故障后，以单个π型线路为例的线路分布电容充放电过程分为四种：两个电容同时放电、两个电容同时充电、两个电容一个放电一个充电、两个电容一个充电一个放电；因此，以KCL为基础，根据四种充放电过程，可写出四个公式：

其中ΔU_cp为换流器等效电容压降；ΔU_M为测量点M的压降；ΔU_f为故障点压降；i_M表示M端所测的电流；i_mc为线路分布式电容电流；i_mf表示故障点故障电流；i_mcp表示换流器放电电流；C_p为换流器内部等效电容；C_m、C_n为线路分布式电容；R_mL_m、R_nL_n分别为M端和N端距离故障点的阻抗。

4.根据权利要求1所述的基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法，其特征在于：步骤(3)所述的结合故障电流波形特征进行分析，设定保护动作判据，具体是：依据公式(4)并结合区内外故障电流波形特征的分析，可知两侧电流波形在区外故障时相似度为-1，在区内故障时相似度为1；因此，保护判据依据-1和1之间的显著差异而构造。

5.根据权利要求1所述的基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护法，其特征在于：步骤(4)所述的保护的实现流程是：

4.1、配置di/dt、du/dt作为保护方案的启动判据，形成保护启动部分；

4.2、保护装置启动后，直流线路两侧采集故障后的电流，利用式(2)计算两端电流波形的相似度，并连续判断三次，一次窗长为0.3ms，以免保护误动作；

4.3、若相似度连续满足保护判据式三次，则判定直流线路区内发生故障，则闭锁两侧换流站，清除故障电流，最后跳开相应直流线路上的快速隔离开关，以隔离故障；若不满足判据的为区外故障，则保护复归。