[发明专利]基于暂态电流方差的多端直流系统单端量保护方法及系统

权利要求书

1.一种基于暂态电流方差的多端直流系统单端量保护方法，其特征在于，以灵敏度最高和暂态方差电流误差最小为原则，根据多端直流系统参数确定采样窗；以保证选择性为依据，根据系统参数与采样窗的长度整定保护阈值；基于暂态方差提取电流信号的高频能量，若大于保护阈值，判断为区内故障，执行保护动作，若小于保护阈值，则不执行保护动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过线路mn的暂态电流方差和保护阈值的比定义灵敏度K_sen如下：

其中，D_in为电容放电阶段的故障电流暂态方差，D_set为保护阈值，K_rel是保护的可靠系数，C_n表示T_n端VSC对地电容，T表示暂态电流方差的计算时长，L_mn为直流输电线路mn的等效电感，L_Tmn、L_Tnm和L_Tnq分别表示直流线路mn上靠近m侧、直流线路mn上靠近n侧，以及直流线路nq上靠近n侧的直流补偿电抗器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，线路mn的故障分量电流的频域表达式和时域表达式分别为：

其中，I_m0和I_mn分别为发生区内金属故障和区外金属故障时线路的故障分量电流，U₀是正常运行时故障点的电压，t为以故障时刻为0时刻的参考时间，L_Tmn、L_Tnm和L_Tnq分别表示直流线路mn上靠近m侧、直流线路mn上靠近n侧和直流线路nq上靠近n侧的直流补偿电抗器，L_mn为直流输电线路mn的等效电感，C_n表示T_n端VSC的对地电容。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，暂态电流方差的比值接近于1，具体为：

其中，分别为直流线路采用分布参数模型和集总参数模型的暂态方差，L₀为单位长度输电线路的等效电感，l为直流输电线路的长度，Z_l为输电线路的波阻抗，L_Tmn为直流线路mn上靠近m侧的直流补偿电抗器，T表示暂态电流方差的计算时长。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，整定后的保护阈值D_set为：

D_set＝K_rel·D_out

其中，K_rel为保护的可靠系数，D_out为被保护线路故障分量电流的暂态方差。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对应的暂态电流方差D_out为：

其中，T表示暂态电流方差的计算时长，I_mn(t)为区外金属故障时线路的故障分量电流关于时间的函数，L_mn为直流输电线路mn的等效电感，，L_Tmn、L_Tnm和L_Tnq分别表示直流线路mn上靠近m侧、直流线路mn上靠近n侧，以及直流线路nq上靠近n侧的直流补偿电抗器，U₀为正常运行时故障点的电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，暂态电流方差的计算时长T等于2。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行保护动作的条件如下：

D(I(t))＞D_set

其中，D(I(t))为直流线路电流的暂态方差，D_set为保护阈值。