[发明专利]一种柔性直流输电系统直流线路区内外故障判别方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，过程为：步骤1，当保护启动元件启动后，检测数据窗T_set内是否出现线模故障电压的首极值点；步骤2：记录故障电压首极值点对应的电压幅值U，与设置门槛值U_set比较，U值大于门槛值U_set判别故障为线路区内故障；否则进行步骤3。步骤3：计算启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值，取该平均值的相反数，记为U_a，与设置门槛值U_{a_set}比较，U_a值大于门槛值U_{a_set}判别故障为线路区内故障；否则判别故障为线路区外故障。本发明保护原理不同于基于直流线路边界衰减特性的保护方案，且整定方法明确，计算量小，符合工程实际要求。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种柔性直流输电系统直流线路区内外故障判别方法。

背景技术

我国“碳达峰、碳中和”目标的提出，进一步推动了我国的能源变革，为构建清洁低碳的能源体系指明了方向。柔性直流输电技术拥有灵活的调节控制新能，在清洁能源并网方面具有明显的技术优势，是未来电网的重要发展方向。

柔性直流输电技术绵连的重要挑战之一是其直流线路保护系统，由于故障后电流上升速度快且幅值大，其一次设备的难受过电流能力又十分脆弱，因此对其保护的响应速度要求极高，主保护需要在故障后3ms内完成故障判别。

目前，针对柔性直流输电系统单端量主保护的研究与应用中，实现线路区内外故障判别的主要原理均基于边界保护的思想。无论是直流输电系统中常用的行波保护还是近年来提出的在暂态量保护，其基本原理主要是利用故障暂态行波穿越线路边界带来的特征变化来，进而实现线路区内外故障的判别。保护原理较为单一，在进行主保护多重配置时不能够形成原理冗余。

此外，目前保护的研究大多基于电磁暂态仿真软件，难以给出有效的保护整定方法，新型保护方案的提出主要在保护实现的算法上进行了创新，但事实上越来越复杂的算法并不利于保护快速、可靠的判别。因此，还需要进一步深入分析故障特征，探索和研究新型线路主保护原理。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，解决了现有柔性直流输电系统线路主保护原理单一，配置时不能够实现原理冗余的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种柔性直流输电系统直流线路区内外故障判别方法，针对采用半桥MMC型换流器的柔性直流输电系统，具体进行如下操作：

步骤1，当保护启动元件启动后，检测数据窗T_set内是否出现线模故障电压的首极值点，若出现线模故障电压首极值点，则进入步骤2，否则，进入步骤3；

步骤2，记录故障电压首极值点对应的电压幅值U，判别U是否满足式(1)：

U＞U_set (1)；

其中，U_set为门槛值；

若式(1)满足，则判别故障为线路区内故障；否则进行步骤3；

步骤3，计算启动后连续3个采样点线模电压故障分量的平均值，取该平均值的相反数，记为U_a，判别U_a是否满足式(2)：

U_a＞U_{a_set} (2)；

其中，U_{a_set}为门槛值；

若满足式(2)，则判别故障为线路区内故障，否则判别故障为线路区外故障。

本发明的特点还在于：

步骤1的具体过程为：