[发明专利]基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方法

说明书

一种基于虚拟能量调节偏差的MMC‑HVDC输电线路保护方法，根据MMC控制参数在系统发生故障时对交、直流侧故障的响应特性差异计算得到虚拟能量调节偏差，进一步基于虚拟能量调节偏差的大小区分交、直流侧故障，并根据换流器正负极虚拟能量调节偏差比值判别故障类型，实现直流线路区内故障的快速可靠识别。本发明能够可靠识别直流线路区内故障及故障类型，且有较高的耐过渡电阻能力。

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统继电保护领域的技术，具体是一种基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)的柔性直流输电系统具有谐波含量低、效率高和灵活可控等优点，有广阔的应用前景。但柔性直流系统阻尼小，发生直流线路故障后，故障电流上升速度快，峰值大，容易对换流器件、设备等造成损坏。因此，在柔性直流输电系统中，对保护的速动性及可靠性提出了更高的要求。此外，由于MMC输出波形质量高，换流站出口无需安装直流滤波器、平波电抗器等，缺乏可供保护识别的边界特性。故输电线路继电保护成为MMC-HVDC输电系统发展的关键难点之一。

现有的高压直流输电系统中，广泛应用的保护方法主要有行波保护、微分欠压保护、差动保护等，其在柔性直流输电系统中的适用性有待商榷。目前针对MMC-HVDC输电线路的故障特性与保护方法的研究正在逐步完善，但现有保护方法的研究多存在无法全面识别故障类型、纵联保护对通信系统要求高、依赖线路边界元件等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方法，能够可靠识别直流线路区内故障及故障类型，且有较高的耐过渡电阻能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方法，根据MMC控制参数在系统发生故障时对交、直流侧故障的响应特性差异计算得到虚拟能量调节偏差，进一步基于虚拟能量调节偏差的大小区分交、直流侧故障，并根据换流器正负极虚拟能量调节偏差比值判别故障类型，实现直流线路区内故障的快速可靠识别。

所述的系统，具体为双端MMC-HVDC系统结构，包括：通过架空线路相连的两个换流站，其中：第一换流站采用定有功功率和定无功功率控制，第二换流站采用定直流电压和定无功功率控制，两个换流站与架空线路之间分别设有保护。

所述的虚拟能量调节偏差为其中：I_d^*(k)与I_d(k)分别为d轴电流参考值与实际值的采样值，ΔI_d^*(k)与ΔI_d(k)分别为d轴电流参考值与实际值的变化量，I_set为系统稳态运行时I_d与I_d^*的稳定值，N为数据窗长度。当换流站为定有功功率控制模式时，I_d^*(k)采用其修正值I_dm^*(k)＝I_d^*(k)-K_p2(P_s^*-P_s(k))，P_s^*、P_s(k)分别为交流功率参考值与实际值的采样值。

所述的判别故障类型是指：根据虚拟能量调节偏差ΔE数值大小识别直流线路故障，具体为：系统稳态运行时，虚拟能量调节偏差ΔE为0；系统发生故障时，d轴电流参考值与实际值的采样值I_d^*与I_d会偏离其稳态值I_set，发生不同的变化，直流侧故障时ΔE为正，交流侧故障时ΔE为负。