[发明专利]一种面向柔直线路数字孪生保护的量测异常自纠错方法

说明书

本发明为一种面向柔直线路数字孪生保护的量测异常自纠错方法，包括以下步骤：将柔性直流线路两端的电压、电流瞬时值进行极模变换后，将零模、线摸的电压、电流代入已建立好的状态估计方程，经状态估计计算可得残差归一化平方和，若残差归一化平方和小于残差阈值，令Q(t)＝0，则视为系统正常运行，执行步骤二；若残差归一化平方和大于残差阈值，令Q(t)＝1，则执行步骤三。本发明能够快速区别不良数据与故障数据，对不同数据分别进行相应的状态估计方法，具有不良数据辨识功能，从而防止不良数据造成保护误动，提高了柔直线路数字孪生保护的可靠性。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及到一种面向柔直线路数字孪生保护的量测异常自纠错方法。

背景技术

柔性直流输电技术作为新一代具有革命意义的直流输电技术，以其控制灵活、可控性强、便于组网、占地面积小、无换相失败等诸多优势，已逐渐在新能源并网、电力系统联网、海岛输电等多个场景应用，具有良好的发展前景。然而,相较于常规直流，柔性直流系统惯性低、阻尼小、耐过流能力弱，直流线路发生故障后，故障电流急剧上升，易导致直流保护控制设备损坏，严重时将会导致直流系统推出运行。张北柔直电网示范工程通常要求线路保护在3ms内有选择性地完成故障判别。

目前，柔性直流输电系统保护配置方案以行波保护和突变量保护作为主保护，纵联差动保护作为后备保护。行波保护利用行波的幅值信息，快速地完成故障判别，可满足速动性要求，但耐受过渡电阻能力弱。突变量保护以电气量的突变率构建保护判据，从而进行故障判别，保护动作速度快，但同样存在耐受过渡电阻能力低、抗干扰能力差等问题。纵联差动保护利用两端线路电流的差值进行故障判别，选择性和灵敏性较强，但依赖通信，且易受分布电容的影响。基于上述保护方案的优缺点，现有学者提出一种基于数字孪生的柔直线路保护方法，该方法基于直流线路的频变规律，在频域中建立起与实际线路对应的数学模型，再对数学模型进行状态估计，比较线路上电气量的实测值与估计值的残差，利用概率统计理论对该残差进行分析，判断电气量是否匹配数学模型，进而对故障进行判别。该保护方法选择性强，具有良好的耐过渡电阻能力，且雷击干扰、噪声干扰对其影响较小，将数字孪生思想融入直流线路保护，实现了无定值化保护。

然而，基于数字孪生的柔直线路保护方法依赖于量测数据的准确性，而在实际系统中，量测数据易受互感器异常等影响，异常量测数据会影响状态估计的结果，进而可能导致保护误动。因此，该保护方法需要具备不良数据的快速检测能力。

现有的电力系统的不良数据检测辨识方法，主要有神经网络、聚类分析法、动态推理链、粗糙集理论、Petri网分析法等方法，对于直流保护控制设备而言，这些方法理论过于复杂，且实时性不满足直流保护的速动性要求，因此不适用于提高基于数字孪生的柔直线路保护方法的可靠性。

发明内容

针对基于数字孪生的柔直线路保护方法中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种面向柔直线路数字孪生保护的量测异常自纠错方法，并能够区别不良数据与故障数据，对不同数据分别进行相应的状态估计方法，具有不良数据辨识功能，从而防止不良数据造成保护误动，提高了保护的可靠性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种面向柔直线路数字孪生保护的量测异常自纠错方法，包括以下步骤：

1)将柔性直流线路两端的电压、电流瞬时值进行极模变换后，将零模、线摸的电压、电流代入已建立好的状态估计方程，经状态估计计算可得残差归一化平方和，若残差归一化平方和小于残差阈值，令Q(t)＝0，则视为系统正常运行，执行步骤2)；若残差归一化平方和大于残差阈值，令Q(t)＝1，则执行步骤3)。