[发明专利]基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法

说明书

基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法，包括以下步骤：根据区内外接地故障分析电流故障分量的差异，当发生区内故障时，线路两端电流故障分量相同；当发生区外故障时，线路两端电流故障分量相反；选取数据窗；计算电流故障分量；利用改进电压梯度算法检测电压变化；计算线路两端电流故障分量的杰卡德相似度；提出区内外故障识别判据：计算正负极线路能量比，提出故障选极判据。本发明方法能够有效防止区内噪声影响下高阻故障的误动，提高系统稳定性，工程实用性强。

技术领域

本发明涉及输电线路故障识别技术领域，具体涉及一种基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法。

背景技术

基于MMC的多端柔性直流输电系统，直流侧线路保护的不成熟是限制其发展的重要原因。直流侧发生故障后，故障电流在几个毫秒内达到几十kA，而换流站子模块IGBT过流能力较低，如果不能短时间内切除故障，当故障电流流过IGBT时超过过流保护定值时，会造成换流站闭锁，影响系统的正常运行，而传统的保护方案无法满足柔直线路苛刻的速动性要求。

根据区内外故障电压、电流特性的不同，通过对比线路电压或电流相似度来进行故障识别成为一种可行的研究方向。基于故障电流的相似度保护方案一般通过比对线路两端同极线路电流的相似度大小进行故障区域的识别(周家培，赵成勇，李承昱，等.采用电流突变量夹角余弦的直流电网线路纵联保护方法[J].电力系统自动化，2018，42(14)：165-171)；而基于故障电压的相似度保护方案一般通过比对正负极暂态电压相似性进行单极故障判断(上官鑫，秦文萍，夏福良，等.基于暂态电压Pearson相关性的MMC多端柔性直流配电网单极接地故障保护方案[J].高电压技术,2020,46(05):1740-1749)。

但目前基于相似度的保护方案研究，均需要传递和对比大量的非逻辑信号，对通信设备的要求较高，同时在故障情况更为严峻的噪声干扰下高阻故障，会出现区内高阻故障拒动，区外金属性故障误动的情况。

发明内容

为了降低通信要求及保证噪声影响下高阻故障保护的可靠性，本发明提出一种基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法，该方法基于区内外故障时线路两端电流故障分量相关性的差异，应用杰卡德相似度算法准确的样本间共有特征识别能力，并结合线路两端电流故障分量区内故障极性相同、而区外故障时相反的特点，构建故障识别新判据。本发明方法能够有效防止区内噪声影响下高阻故障的误动，提高系统稳定性，工程实用性强。

本发明采取的技术方案为：

基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法，首先引入改进电压梯度算法判据作为启动判据，并将当前时刻作为采样起始时刻；进而通过杰卡德相似度算法计算线路两端电流故障分量的相似度，完成故障区域判断；最后以起始时刻后1ms内的正负极采样数据计算正负极能量比，实现故障选极。

基于杰卡德相似度比较的多端柔性直流输电线路保护方法，包括以下步骤：

步骤1：根据区内外接地故障分析电流故障分量的差异，当发生区内故障时，线路两端电流故障分量相同；当发生区外故障时，线路两端电流故障分量相反；

步骤2：选取数据窗；

步骤3：计算电流故障分量，电流故障分量计算公式如式(1)所示。

△I(i)＝I(i)-I(i-n) (1)

I(i)为当前采样时刻的电流值、I(i-n)为当前采样时刻前第n个采样点的电流值、i为当前时刻采样点、n为当前采样点前第n个采样点。

步骤4：利用改进电压梯度算法检测电压变化；

步骤5：计算线路两端电流故障分量的杰卡德相似度；

步骤6：提出区内外故障识别判据：