[发明专利]一种四端环状柔性直流电网保护方法及系统

说明书

本发明涉及一种四端环状柔性直流电网保护方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。本发明首先获取各端方向元件获得的正向电压行波和反向电压行波，在一段时间内对各方向元件获得的正向电压行波绝对值和反向电压行波绝对值进行积分，得到方向行波的积分值，计算四条线路两端保护正向行波积分值与反向行波积分值之比λsubgt;∑/subgt;，利用比值λsubgt;∑/subgt;与整定值λsubgt;∑set/subgt;作比较判断故障方向，结合各端保护对故障方向的判断确定故障线路。本发明相较于传统的单端行波保护，可靠性更高，无保护死区，具有绝对的选择性；相较于传统的双端行波保护，对通信技术的要求低，不需要两端信息严格同步，保证了良好的速动性。

技术领域

本发明涉及一种四端环状柔性直流电网保护方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着电力电子行业的迅速发展，在直流输电领域衍生了电压源型换流器，并在此基础上发展出了基于模块化多电平的多端柔性直流输电网络。与传统的高压直流输电相比，柔性直流输电具有传输容量大、传输过程中电能损耗低、且不会出现换相失败等问题的显著优点。但是柔性直流输电也有其固有的显著缺陷，发生故障时，交流侧电源与子模块电容会迅速向故障点馈入短路电流，导致短路电流急速上升，在几毫秒内就会超过换流阀的耐受能力。由于多端柔性直流输电网络中有多个换流站，某条线路发生故障时，其他换流站也将通过换流站向故障点馈入短路电流，容易产生更加严重的叠加过流危害。

在多端柔性直流输电网络中，由于其传统的过流、欠压保护以无法满足需求，行波保护因较好的速动性被广泛应用。行波保护主要分为单端行波保护与双端行波保护，单端行波保护仅利用单端的电气量，不需要线路两端的数据同步，但是其可靠性较低，在多端柔性直流网络中容易发生误动作；传统的双端行波保护其可靠性较好，具有良好的选择性，但是其需要两端数据同步，对通信通道的要求较高，这无疑就增加了系统的建设成本。目前急需提出一种适用于多端柔性直流输电网络的纵联保护方法，其应具有良好的速动性，绝对的选择性和对通信技术要求低等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种四端环状柔性直流电网保护方法及其系统，利用线模行波在四端环状柔性直流电网中的传播特征，基于正向电压行波积分值与反向电压行波积分值之比构成保护判据，以此实现故障区域的判断。有效避免了传统的纵联保护两端数据不同步带来的保护速动性较差的问题，且无需依赖边界元件。

本发明的技术方案是：一种四端环状柔性直流电网保护方法，故障发生时，行波由故障点向线路两端传播，并在波阻抗不连续的点处发生折反射，且折反射系数总是小于1，具体表现：对于本地保护安装处，发生正向故障时，保护安装处获得的反向电压行波幅值大于正向电压行波幅值；发生反向故障时，保护安装处获得的正向电压行波幅值大于反向电压行波幅值。获取各端方向元件获得的正向电压行波和反向电压行波，在一段时间内对各方向元件获得的正向电压行波绝对值和反向电压行波绝对值进行积分，得到方向行波的积分值，计算四条线路两端保护正向行波积分值与反向行波积分值之比λ_∑，利用比值λ_∑与整定值λ_∑set作比较判断故障方向，结合各端保护对故障方向的判断确定故障线路。

具体步骤为：

Step1：故障发生时，通过装设在四条线路两端的高速数据采集装置对故障电压数据和故障电流数据进行采集并存储。

Step2：利用量测端获得的故障电压和电流数据，获取各端方向元件获得的正向电压行波和反向电压行波，具体为：

Step2.1：输电线路发生正极接地故障时正极线路会产生行波，而负极线路由于互感因素的影响也会产生行波，为此需要从正负极电压、电流波形中提取行波信息。利用凯伦贝尔变换对本地保护安装处的正负极电压与正负极电流进行解耦，得到线模电压与线模电流，求取保护安装处获得的线模电压故障分量Δu、线模电流故障分量Δi：

Δu(k)＝u(k)-U(k)   (1)