[发明专利]一种基于余弦相似度的柔直电网纵联保护方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于余弦相似度的柔直电网纵联保护方法及系统，包括：柔直电网中发生短路故障时，利用余弦相似度公式计算电压与电流波形之间的夹角；通过上述夹角判别故障区间，确定区内故障或区间故障；确定故障区间之后，利用正负极电流变化量的比值对故障极进行识别，基于识别出的故障极对柔直电网进行对应的保护。对保护方法进行仿真验证，进一步证明了该保护方法在多端柔直电网中的可行性。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种基于余弦相似度的柔直电网纵联保护方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着对柔直电网研究的愈加深入，国内外学者提出多种适用于多端柔直电网的保护方法，根据单纯采用本地信息还是兼顾双端量信息，可以将保护方法分为单端量保护方法和纵联保护方法。目前，单端量保护主要是基于限流电感的边界作用，采用电压变化率或限流电感电压变化率。这些保护方法的速动性高，然而，对于线路末端的高阻故障，保护的选择性会显著降低。因此，为了保证保护绝对的选择性，需要双端量保护做后备。

文献《A fast protection scheme for VSC based multi-terminal DC grid》提出一种基于输电线路两端电流极性的纵联保护方法。输电线路上发生区内故障时，线路两端的故障电流方向为由母线指向线路；而发生区外故障时，线路两端的故障电流方向是由线路指向母线。该保护方法需要小波变换提取故障电流极性信息，增加了保护的计算量。

文献《Novel current differential protection principle of VSC-HVDCconsidering frequency-dependent characteristic of cable line》提出一种适用于柔直电网的电流差动保护方法，该保护方法利用线路端口处的电压和电流信息计算线路中间的电流量，进而构造电流差动保护判据，该保护方法计算量大，计算难度高，精度有限。

文献《A pilot protection scheme of DC lines for multi-terminal HVDCgrids》提出一种基于限流电感电压极性的柔直电网纵联保护方法，直流线路上发生区内故障时，线路两端的限流电感电压极性相同，而发生区外故障时，线路两端限流电感的电压极性相反，据此构造了一种线路纵联保护判据。然而，该保护方法在识别故障区间时单纯采用限流电感电压，而没有充分地利用电流信息。

文献《多端柔性直流电网快速方向纵联保护方案》提出一种基于限流电抗器两侧幅值比的纵联保护方法。区内故障时，线路两端均存在限流电抗的线路侧与母线侧电压幅值比大于1的情况；而区外故障时，一侧幅值比大于1，另一侧幅值比小于1。该保护方法仍然需要小波变换提取所需频率段的电压波形。

目前，多端柔直电网的双端量保护方法大多单纯利用暂态电压或暂态电流的极性，没有充分利用故障暂态电流和暂态电压，而极性信息不容易获取，如果采用小波变换或傅里叶变换等方法，又增加了保护的计算量。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于余弦相似度的柔直电网纵联保护方法，能够保证保护的可靠性，同时保证保护的灵敏性。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种基于余弦相似度的柔直电网纵联保护方法，包括：

柔直电网中发生短路故障时，利用余弦相似度来表征电压与电流波形之间的夹角大小；

通过上述余弦相似度判别所发生故障是正向故障还是反向故障，并利用输电线路两端的正反向故障判别结果判断故障是否发生于本线路；