[发明专利]基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法及系统

权利要求书

1.一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，包括：

获取柔性直流电网运行电压和电流数据，判断是否发生故障；

若线路发生故障，利用正极或负极暂态故障电流的变化符号判别是否发生正向故障；

若线路发生正向故障，基于故障电压电流行波在直流线路的传播特征，利用线路参数，计算区外金属性双极短路故障时平波电感暂态电压首波时间的大小；

基于区内外故障时平波电感暂态电压首波时间的差异，建立保护门槛值，利用所保存的电压电流数据与保护门槛值进行比较，对区内故障进行识别；

基于识别出的区内故障，通过保护装置动作实现柔性直流电网的快速保护。

2.如权利要求1所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述判断是否发生故障，具体为：

获取正极和负极线路的故障电压及电流数据，由此计算得到直流线路线模故障电压，当其值大于根据线路正常运行电压设定的数值时，判定柔性直流电网发生故障。

3.如权利要求1所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述利用正极或负极暂态故障电流的变化符号判别是否发生正向故障，具体满足：当线路正方向发生正极故障时，暂态故障电流的起始变化方向为正，当线路正方向发生负极故障时，暂态故障电流的起始变化方向为负。

4.如权利要求3所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述利用正极或负极暂态故障电流的变化符号判别是否发生正向故障，其故障方向判据的具体表达式为：

其中，I_Pmin为正极暂态故障电流从突变点开始，起始数据连续三个采样点变化率的最小值，I_Nmax为负极暂态故障电流从突变点开始，起始数据连续三个采样点变化率的最大值，I_th为一个很小的正实数，避免扰动的影响，i(k₁)、i(k₂)、i(k₃)分别为第一个采样点、第二个采样点、第三个采样点的电流数据。

5.如权利要求1所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述基于故障电压电流行波在直流线路的传播特征，利用线路参数，计算区外金属性双极短路故障时平波电感暂态电压首波时间的大小，具体为：

其中，t₂为区外故障时平波电感暂态电压首波时间，L为平波电感，L_R为换流器等效电感，Z₁为线模波阻抗。

6.如权利要求5所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述故障电压电流行波在直流线路的传播特征，具体为：从故障点传播到达线路首端保护装置的过程中，会发生衰减和畸变，而正向区外故障会额外受到平波电感衰减。

7.如权利要求1所述的一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，其特征在于，所述基于区内外故障时平波电感暂态电压首波时间的差异，建立保护门槛值，利用所保存的电压电流数据与保护门槛值进行比较，对区内故障进行识别，具体为：

若为区内故障：VTVT_th；

若为正向区外故障：VTVT_th；

其中，VT为根据保存的正负极故障电压电流数据计算得到的平波电感暂态电压首波时间，VT_th为保护门槛值，由区外金属性双极短路故障时计算得到的首波时间整定获得，具体为：

其中，VT₀为利用线路参数计算得到的区外金属性双极短路故障时的平波电感暂态电压首波时间，K_rel为可靠系数。