[发明专利]计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法

说明书

本发明公开了一种计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法，本发明利用混合多馈入直流输电系统本身的特性将故障前的常规直流输电系统、柔性直流输电系统等效为恒流源，将故障后常规直流输电系统、柔性直流输电系统等效为受控电流源，并在故障分量网络中将常规直流输电系统、柔性直流输电系统等效成故障后正常情况网络中的受控电流源减去故障前网络中的恒流源，并在故障点用暂态原理求得短路电流，从而利用叠加定理来求解故障分量网络中保护安装处电压、电流变化量，进一步求得其测量阻抗，校验保护灵敏度，可弥补传统电力系统等效模型中对混合多馈入直流输电系统模型以及与之相连的交流系统中距离保护动作特性评价方案的欠缺。

技术领域

本发明涉及混合多馈入直流输电系统对距离保护评价方法，具体指一种在柔性直流输电系统和常规直流输电系统的混合馈入方式下，交流电网发生故障时距离保护的动作特性分析评价方法，属于电力系统分析技术领域。

背景技术

近年来随着西电东送，全球互联的能源互联网战略实施，高压直流输电工程在我国得到快速的发展，包含常规直流输电及柔性直流输电的交直流混合输电系统已逐步形成。常规直流输电在实现远距离、大容量、非同步电网互联等方面具有独特的优势，而柔性直流输电在新能源并网、无源系统供电等方面具有应用优点，但由于不同类型直流系统各自特有的运行特性，导致交直流混联电网在故障时会产生复杂的电气特征，从而影响交流电网保护特性，使电力系统故障时电气特征量进一步复杂化，现有电网的继电保护装置在交直流混联系统中的适用性面临挑战。

距离保护是反应故障点至保护安装处之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置，距离阻抗继电器可根据其流过保护安装处的电压和电流计算得到测量阻抗值，若短路点距离保护安装点越近，其距离阻抗就越小；反之，若短路点距离保护安装点越远，其测量阻抗越大。距离保护大量应用于110kV以上线路，作为后备保护使用。

现有关于混合多馈入直流输电系统的研究多基于对其本身控制系统的研究，涉及直流馈入下交流电网侧故障特征研究也只关注于单独一种直流输电系统对交流系统故障特征量的影响，而针对混合直流输电系统共同作用下的交流故障特征量计算和保护动作特性评价则鲜有研究，无法满足混合多馈入交直流混合电网安全运行的需求。对于交流系统的距离保护而言，在两种直流同时馈入的情况下，缺少一种对现有交流系统距离保护动作特性影响分析的评价方法。

发明内容

针对现有技术在两种直流同时馈入情况下不能对现有交流系统距离保护动作特性影响分析评价的不足，本发明的目的在于提出一种含混合多馈入直流的交直流混联电网距离保护动作特性的评价方法，本方法能够计及交流系统故障下常规直流输电和柔性直流输电对距离保护测量阻抗的影响。

本发明的技术方案是这样实现的：

计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法，包括如下步骤：

步骤1：将直流输电线路按其控制特性等效成受控电流源，建立混合直流馈入下交流系统的故障等效电路；

具体按如下方法建立，故障发生前，常规直流输电系统和柔性直流输电系统的注入电流保持恒定，将常规直流输电系统、柔性直流输电系统等效为恒流源，形成故障发生前的正序阻抗网络；故障发生后，将网络分解成正常网络以及故障分量网络；其中，故障后的网络中将常规直流输电系统等效为受其逆变侧交流母线电压控制的受控电流源，将柔性直流输电系统等效为受直流电压和有功无功功率参考值共同控制的受控电流源；则将故障分量网络中的柔性直流输电系统与常规直流输电系统视为故障后等值形成的受控电流源模型减去故障前网络中的恒流源模型；

步骤2：计算混合直流馈入对距离保护性能的评价指标，确定距离保护动作性能；

对于网络中任一线路ij上的距离保护，混合直流馈入对距离保护性能评价指标的计算流程为：

步骤2.1：故障发生前，母线i处距离保护测量阻抗为：