[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

说明书

本发明提供了一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法及系统，所述方案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。

技术领域

本发明属于柔性直流电网快速保护技术领域，尤其涉及一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

柔性直流输电具有可向无源网络供电、无换相失败风险、能够实现有功无功独立控制等显著优势，是实现大规模可再生能源集中并网、资源优化配置的有效途径。然而，柔性直流电网在实际工程应用中也面临着许多挑战，当柔性直流电网直流侧发生故障时，由于直流线路的低阻尼特性，故障电流在极短的时间内将上升到很高的幅值，危害断路器、换流站设备的正常运行，对系统的安全稳定造成严重威胁。因此，为了使故障电流在短时间内得到有效限制，保证系统的安全稳定运行，需要提出满足快速性要求的柔性直流电网直流线路保护方案。

为了实现对直流线路发生故障时线路全长的有效保护，近年来，学者们提出了许多新的柔性直流电网直流侧故障保护方法。根据保护时所利用的信息来源不同，主要可以分为以下两类：一种是仅利用直流线路本地故障信息的单端量直流线路保护方案。另一种是同时利用直流线路本地与对端故障信息的双端量直流线路保护方案，如通过对比分析直流线路两端平波电感电气量信息的双端量直流线路保护方案。

发明人发现，现有技术提出了一种利用本地故障信息的单端量直流线路保护方案，将直流线路发生故障时，本地收集到的电气量信息作为故障判别基本信息，主要是通过对电压或电流的幅值或变化率进行分析，以此来对区内外故障进行识别。该方法原理简单，只需要利用本地单端量故障信息，无需两端通信，动作速度快，但该方案存在线路远端发生高阻接地故障时，保护灵敏度降低的问题，严重时会导致故障不能可靠识别；同时，现有技术还提出了一种利用本地与对端平波电感故障信息的双端量直流线路保护方案，通过收集故障时线路两端平波电感的电气量信息，对比分析两端故障信息的特征差异，以此来识别区内外故障。该保护原理具有绝对的选择性，可以有效保护线路全长，但是两端故障信息需要进行通信，动作速度差，不能保证对故障电流的及时切除。

由此可以发现，现有的柔性直流电网单端量保护方案可靠性和灵敏性受故障电阻影响较大，而双端量保护方案动作速度较差，无法快速识别故障线路。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法及系统，所述方案基于区内外故障时平波电感暂态电压首极值时间的特征，故障识别判据可以使保护灵敏度、可靠性不受过渡电阻影响；同时，仅利用本地平波电感故障信息，具有动作速度快的特点，可在不同故障电阻、故障位置、故障类型情况下均能实现区内外故障的可靠识别。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种基于平波电感电压首波时间的柔直线路保护方法，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；