[发明专利]一种可识别雷击干扰的MMC-HVDC暂态量保护方法

说明书

本发明涉及一种可识别雷击干扰的MMC‑HVDC暂态量保护方法，包括下列步骤：步骤(1)：将保护测量点设置在线路始端即线路电抗器的线路侧，利用保护测量点的电压变化量实现保护启动与故障选极；步骤(2)：利用平波电抗器对故障行波的高频衰减作用制定区内外故障识别方法；步骤(3)：利用时域波形面积特征进行故障识别，利用反行波构造雷击干扰识别判据。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护和自动化领域，具体涉及一种可识别雷电干扰的高频暂态量保护方法。

背景技术

面对传统直流输电中无法解决的难题，基于电压源换流器的柔性直流输电技术(VSC-HVDC)迎来了广泛的研究与迅速的发展。采用两电平或三电平换流器的柔性直流输电技术无法满足当前的大容量和远距离输电的需求，为此，模块化多电平换流器(MMC)的提出将这一输电技术的发展前景又提升一个高度。

为保证速动性，目前保护的研究基本集中在暂态电气量上，研究角度主要分为时域和频域两个方面。时域上的保护方法的耐过渡电阻能力有限，虽然从频域的角度可以提高耐过渡电阻能力，但是需要选择合适的信号处理方法，且保护在干扰信号下容易误动。双端量保护有着较好的可靠性，但是它们在远距离输电中难以满足速度性要求。无论是时域还是频域的保护，它们都在获得速动性的同时牺牲了可靠性。非故障源信号带来的干扰同样可能引起电气量的剧烈突变，如不采取措施去识别这些干扰，则会造成保护不必要的误动作，中断电网的功率传输，这对于高压电网来说损失是巨大的。因此，如何在短时窗内权衡好速动性和可靠性的关系是至关重要的。

雷电冲击是一种持续时间极短的单极性脉冲波，当雷击不引起线路绝缘闪络时，对于保护来说是一种高频干扰源。在采用架空线的长距离输电系统中，受环境和气候因素的影响，雷击的发生概率明显提高，雷电干扰已经成为一种常见干扰因素。有学者利用电流变化量的大小进行雷击干扰的识别，或利用电流波形在时间轴的交替变化规律分辨雷击干扰与线路故障，但是这两种方法都是基于线路均匀性是否遭到破坏，以行波在线路两端或故障点可以完成数次的折反射为条件，不能在柔直系统中实现快速识别。故障行波与雷电波在频率分布上存在差异，有方法利用高低频比值识别雷击，但是有研究指出，在某些情况下二者频域特征类似，且阈值确定并不容易。有研究利用小波变换捕捉模极大值并拟合波尾来消除雷击干扰，但是该方法需要极高的采样率要求来实现，且在近端故障时，由于行波的折反射影响，行波的波尾是难以提取的。

柔性直流输电系统的故障发展速度迅速，致使传统继电保护的速动性受到了挑战，暂态量保护伴随着柔直技术的发展迎来了国内外研究的热潮。保护识别速度的提高必然伴随着可靠性的降低，且当前保护动作速度的研究进展已趋近于极限，所以如何在保证速动性要求下提高保护的可靠性是重中之重。远距离输电工程中雷击发生较为频繁，在不引起闪络的情况下，其作为一种干扰源是不容忽略的。基于此原因，本方法利用希尔伯特黄变换设计了一种高频保护方案，同时利用雷电波波形特征提出了一种雷击干扰识别方法。之后，将雷击判据与保护判据相结合以。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以可识别雷击干扰，提高可靠性的MMC-HVDC暂态量保护方法，本发明考虑了线路的频变特性以及行波传输过程，并构造了基于高低频差异的保护方案，有效解决了目前单端量保护面临的高阻接地拒动问题，并具备较强的抗噪能力。所述方法包括以下步骤：

一种可识别雷击干扰的MMC-HVDC暂态量保护方法，包括下列步骤：

步骤(1)：将保护测量点设置在线路始端即线路电抗器的线路侧，利用保护测量点的电压变化量实现保护启动与故障选极，令ΔU为保护安装处的实时测得的电压变化量，ΔU_z为保护启动阈值，当连续两个采样点的电压变化量均大于保护启动阈值时，保护启动；

设k_pole为连续N个采样点的电压变化量，ΔU_p和ΔU_n分别正负极电压突变量，