[发明专利]一种用于柔性直流输电线路的单端行波保护方法

说明书

本发明公开了一种用于柔性直流输电线路的单端量行波保护方法，该方法基于区内故障、区外故障、雷击干扰三种前行波故障的波形图特征，首先利用启动判据确定故障时刻以及计时起点；当且仅当在谷值点整定时间内一模故障前行波检测到谷值点，且在过零点整定时间内一模故障前行波检测不到过零点，保护识别为区内故障。本保护方法原理可靠，判据简单，动作速度较快，具有较强的耐受过渡电阻能力和抗雷击，噪声干扰能力。

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统控制与保护技术领域，尤其涉及一种用于柔性直流输电线路的单端量保护方法。

背景技术

基于全控型开关器件的电压源换流器(voltage source converter，VSC)的柔性直流输电具有控制灵活、电能质量高的优势，相对于传统高压直流输电具有更好的新能源消纳能力，能够有效缓解风、光等新能源发电的间歇性、随机性对电网的冲击。但全控器件的通流能力限制同时也对保护技术提出了更高的要求，现有研究认为保护需要在3ms内完成故障识别，仅单端量保护有望满足该动作速度要求。

柔性直流输电线路单端量保护原理依赖于故障行波过程的分析，利用合适的数学方法提取故障行波携带的故障信息是构造保护判据的有效途径。主流的故障信息提取方法可分为频域法和时域法。

现有技术中，频域法基于限流电抗器等线路边界元件对故障行波波头高频分量的阻碍作用，利用小波变换、S变换等数学方法量化故障行波所携带高频信息，该类保护具有较好的耐过渡电阻能力，但是雷电流波头携带的高频信息与区内短路故障行波相似，该类保护难以应对雷击干扰。

现有技术中，时域法利用数值特征或波形特征提取故障信息，其中，基于数值特征的时域保护主要利用微分或积分算法提取故障特征，该类方法原理简单，计算量小，但是也难以应对高频干扰。而基于波形特征的时域保护建立在完整的故障回路分析上，相对于基于数值特征的时域保护方法，其原理更为完整可靠，因为该方法理论上与过渡电阻无关，因而该类保护判据具有较好的耐受过渡电阻能力，但是雷击干扰与区内短路故障的故障行波波头陡度相似，使得上述方案可能发生误动。

因此，为了应对现有技术的不足，有必要研究一种耐受雷击干扰的柔性直流输电线路单端量保护。

发明目的

本发明的目的即在于应对现有技术的的不足，提供一种耐受雷击干扰的柔性直流输电线路单端量保护方法，具体是提供一种用于柔性直流输电线路的单端量保护方法。该方法利用谷值时间排除区外故障，同时利用过零时间排除雷击干扰，最终有效识别区内短路故障。该方法原理可靠，判据简单，提高了单端量行波保护的耐受雷击干扰能力。

发明内容

本发明提供了一种用于柔性直流输电线路的单端量行波保护方法，该方法是基于柔性直流输电线路的前行波波形特征，所述柔性直流输电线路是一种真双极两端柔性直流输电系统，包括两条并行连接的输电线路，其中一条是架空线路，另一条也是架空线路；

所述保护方法包括以下步骤：

步骤1、分别检测所述柔性直流输电线路的区内故障、区外故障、雷击干扰这三种故障前行波的波形图，并进行采样，若保护满足如式(1)所示的保护启动判据，

则保护启动，并将保护启动时刻前后0.2ms内线路电压首次低于正常电压浮动的点标记为计时起点t₀，式(1)中，为当前采样时刻下的电压梯度值，Δ_set为启动门槛值；

步骤2、以步骤1中所述的计时起点t₀为基准，若不能在t_1,set内检测到一模故障前行波u_f1的谷值点，则判定为区内故障，保护复归；