[发明专利]基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统

说明书

本发明涉及基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统，其方法包括，基于贝瑞隆模型对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进行推导计算，交叉得到故障线路两侧保护处的电力参数理论值；基于凯伦贝尔变换对应得到故障线路两侧保护处的线模行波理论波形和真实值；基于Hausdroff距离计算方法对故障线路两侧保护处的线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度进行定量计算；根据线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度判定所述区内故障的故障类型。本发明基于永久性故障和瞬时性故障下线路的拓扑结构差异及两侧线模电流相似度特征来判断故障的类型，可解决无法识别区内远端故障及区内高阻故障的故障性质的问题。

技术领域

本发明涉及电网领域，具体涉及基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统。

背景技术

在现今“壮大清洁能源产业”的“十四五”规划下，大规模清洁能源的集中外送成为了必然选择。然而，由于清洁能源(如风能、太阳能、潮汐能等)供给存在着极大地波动性和不可预测性，对功率集中外送带来极大的困难。基于全控型开关器件的柔性直流技术在功率输送时可将有功、无功解耦并且没有换相失败的风险，可良好应对清洁能源并网带来的问题，因此在现今清洁能源占比日益增加的前提下，新能源并网趋势逐渐向多端直流电网结构发展，现今，使用架空线已逐渐成为多端直流电网的未来发展趋势。然而，运行经验表明架空线故障是电力系统故障的大多数原因，而架空线故障多为瞬时性故障和单相(单极)故障。故障隔离后经过固定时延，重合闸的成功概率超过60％，且电压等级越高重合闸成功概率越大。因此，采取合适的重合闸技术对直流电网线路运行可靠性进行提升具有重要意义。

现今工程中使用的重合闸策略为：在断直流点线路两侧断路器断开并等待故障去游离(约500ms)完成后，解锁换流站后将线路两侧的直流断路器重合，若直流电压重新建立则表明该故障为瞬时性故障，否则为永久性故障。然而该重合闸方法存在下述问题：若重合于永久故障则会对系统造成第二次故障冲击。因此，在不产生故障冲击或尽量减少的故障冲击的前提下，完成对柔性直流电网输电线路上的故障性质的判别，进而在瞬时性故障下完成重合闸是现今柔性直流电网重合闸技术亟待解决的问题。

针对上述问题，国内外专家学者也针对多端柔性直流电网的故障性质识别方法展开了研究，并且提出众多面向多端柔性直流电网输电线路的自适应重合闸方法。典型方法如下：有专家提出了一种的新型混合式直流断路器拓扑结构，该结构适用于快速重合闸领域，但是该拓扑结构过于特殊，难以对电网中所有断路器的拓扑结构进行改造并加以推广；另外有专家提出通过采取短暂控制换流站运行于不控整流来判别故障性质，此方法需要较长的重启时间，虽然该方法对于两端系统适用，然而对于多端系统不适用；进一步，另外一些专家提出通过增加混合式DCCB附加控制的方法，通过附加控制使得DCCB注入脉冲信号检测故障，但该方法需增设附加装置，如耗能电阻与晶闸管等，这使得断路器拓扑更复杂，且增加了工程成本。上述方法均需改变直流断路器拓扑结构、换流站控制方式、甚至还需增设辅助控制装置，这使得此类方法改造成本上升、适用性下降。

有专家提出了一种利用全桥MMC换流器主动注入特征信号的重合闸方案，该方案可灵活转化注入特征信号的模式，然而在半桥型MMC换流器拓扑结构下该方案并不适用；另外针对装设耦合型直流断路器的直流线路，有专家提出一种特征信号注入方法来识别故障性质，但该注入方法仅适用于装设耦合型直流断路器线路并不具有普适性；另外也有专家提出了利用半桥型MMC向线路主动注入行波来识别故障性质的重合方案，该方案通过行波波头在瞬时性/永久性故障下反射波头的极性不同来设计判据，具有较高的可靠性，然而受限于采样频率，在线路末端将产生死区。

综上，现今重合闸方案均依靠单端量实现，然而其普遍存在以下问题：1)重合闸方案受限于直流断路器或换流器的拓扑结构，甚至需要增设附加控制装置，为使用上述方案对系统中涉及的设备进行改造的成本高并且过程复杂，不易推广；2)通过MMC换流器注入信号的重合闸方案无需附加装置，但当线路末端发生高阻故障，故障性质不易判别，存在重合于永久性故障的风险。

发明内容