[发明专利]一种基于MMC-HVDC架空线路故障分析与识别方法

说明书

本发明涉及一种基于MMC‑HVDC架空线路故障分析与识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。当线路发生单机接地故障时，在MMC‑HVDC整流侧直流线路母线保护安装处来测量故障电流，根据直流线路母线保护安装处所获得的数据绘制量测端故障电流曲线，根据获得的故障电流曲线波形，利用小波变换系数，选取频带尺度db4小波提取高频能量D1与低频能量A1，利用D1与A1比值Kq作为故障判据从而识别线路故障。本发明采用小波变换能量比对故障信号暂态量进行检测，用来识别故障。在区内外故障和雷击等暂态过程中，利用线路暂态突变量能量的特征差异明显，由此构成的暂态保护判据具有很高的灵敏性与选择性。

技术领域

本发明涉及一种基于MMC-HVDC架空线路故障分析与识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

MMC-HVDC系统由两端的换流站和直流线路组成，与交流输电系统相比，直流线路中故障发展快速，故障切除的难度也更大。直流侧线路内部故障不仅会影响直流系统，对交流系统也会产生影响。直流侧线路内部故障严重危害了电力系统安全稳定的运行。

在MMC-HVDC系统故障时，与很大的负荷电流相比，故障前后的电流变化不明显。发生区内故障、区外故障时，系统量测端得到的高频分量差异很大。传统的HVDC 系统故障检测方法有很多，诸如利用均匀传输线行波理论的行波保护、利用平波电抗器和直流滤波器组成的边界检测方法。其中行波方法主要利用电流电压行波变化率来识别出故障，边界检测方法通过物理边界隔离高频分量起到检测故障的方法，构成了边界保护。但在MMC-HVDC系统中，对雷击等产生的干扰和故障的分辨率和容错率更低，不适合利用电压电流变化率检测故障的行波保护。而且在MMC-HVDC系统中，并不需要配置直流滤波器，使得MMC-HVDC系统物理边界条件与传统HVDC系统的物理边界不尽相同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于MMC-HVDC架空线路故障分析与识别方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于MMC-HVDC架空线路故障分析与识别方法，当线路发生单机接地故障时，在MMC-HVDC整流侧直流线路母线保护安装处来测量故障电流，根据直流线路母线保护安装处所获得的数据绘制量测端故障电流曲线，根据获得的故障电流曲线波形，利用小波变换系数，选取频带尺度db4小波提取高频能量 D1与低频能量A1，利用D1与A1比值Kq作为故障判据从而识别线路故障。

具体步骤为：

(1)当线路发生单机接地故障时，在MMC-HVDC整流侧直流线路母线保护安装处来测量电流；

(2)根据直流线路母线保护安装处所获得的数据绘制量测端故障电流曲线；

(3)根据获得的故障电流曲线波形，利用小波变换系数，选用db4小波对量测端故障电流进行分解，得到Naquist频率f_n，其表达式为：f_s＞2f_n，f_s为信号采样率；

(4)根据步骤(3)中得到第j分解尺度下的高频分量系数为D1，低频分量系数为A1，进行小波能量信号重构后得到的信号分量所包含的信息频带范围为：

式中，D_j表示第j分解尺度的高频分量，A_j表示第j分解尺度的低频分量

(5)根据步骤(3)和步骤(4)得到的高频能量D1与低频能量A1，利用D1与 A1的比值Kq作为故障判据，MMC-HVDC单级接地故障判据为：Kq＝D1/A1。

(6)根据Kq是否大于整定值Kset来判别直流系统故障和交流系统故障：

若K_q≥K_set，则判断为直流系统故障；