[发明专利]基于直流电抗器的VSC-HVDC线路保护方法及系统

说明书

本发明公开了基于直流电抗器的VSC‑HVDC线路保护方法及系统，该方法包括以下步骤：实时获取故障后的VSC‑HVDC系统直流线路两端的直流电抗器的能量变化值；将所述能量变化值与整定门槛值进行比较；若任意一个所述能量变化值在整定时间t_set内大于所述整定门槛值，则判定直流线路区内发生故障；断开所述VSC‑HVDC系统直流线路两端的断路器。本发明的目的在于提供基于直流电抗器能量的VSC‑HVDC系统线路保护方法，解决现有VSC‑HVDC系统线路保护方法可靠性不足的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及基于直流电抗器的VSC-HVDC线路保护方法及系统。

背景技术

VSC-HVDC(Voltage Source Converter HVDC，电压源换流器型直流输电)的出现极大提升了直流输电技术的发展和应用。与传统高压直流输电技术相比，VSC-HVDC可实现对有功功率和无功功率的独立控制，在灵活性、经济性和可靠性方面都具有显著优势。上述优势有助于解决大规模新能源并网和海岛供电等问题。随着直流断路器技术的成熟和应用，架空线将更为广泛的应用于柔性直流输电系统，其应用场景将得到进一步丰富。随之而来的是输电线路短路故障发生概率也将增加，这对线路保护的可靠性提出了更高要求。直流系统发生故障后，故障电流将迅速上升。由于VSC-HVDC的换流阀承受过电流的能力较弱，要求线路保护在故障发生后迅速区分故障位置并准确动作。

VSC-HVDC系统的换流阀不能承受过大的短路电流，因此直流线路内部发生金属短路故障时对系统安全稳定运行将带来严重威胁。这要求继电保护必须能够在最短的时间内识别故障并做出相应处理。目前VSC-HVDC系统的线路保护主要借鉴与传统高压直流输电系统。行波保护和直流欠压保护作为主保护，电流纵联差动保护为后备保护。行波保护在目前实际工程中使用最广，但其对采样频率要求较高，且整定门槛值的选取缺乏理论依据，依赖于大量仿真。直流欠压保护虽然在速动性方面具有优势，但其可靠性受过渡电阻影响大，且有可能因为区外故障而导致保护误动。电流纵联差动保护依赖于通信，保护性能会受到通信延时影响。

因此目前运用于VSC-HVDC系统的直流线路保护方法无法完全满足保护性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供基于直流电抗器的VSC-HVDC线路保护方法及系统，解决现有VSC-HVDC系统线路保护方法可靠性不足的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于直流电抗器的VSC-HVDC线路保护方法，包括以下步骤：

S1：实时获取故障后的VSC-HVDC系统直流线路两端的直流电抗器的能量变化值；

S2：将所述能量变化值与整定门槛值进行比较；若任意一个所述能量变化值在整定时间t_set内大于所述整定门槛值，则判定直流线路区内发生故障；

S3：断开所述VSC-HVDC系统直流线路两端的断路器。

优选地，所述S1包括以下子步骤：

S11：实时获取故障后的所述直流电抗器上的电压值；

S12：根据所述直流电抗器上的电压值获取所述能量变化值。

优选地，所述能量变化值按下式获取：

其中，E_Ln为第n个直流电抗器上的能量变化值，u_Ln为第n个直流电抗器上的电压值，t₀为故障发生时刻，t₁为保护判断时刻，i_n为第n个直流电抗器上的电流值。

优选地，所述S2包括以下子步骤：