申请/专利权人：天津大学

申请日：2023-08-29

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN117277234B

主分类号：H02H7/26

分类号：H02H7/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2024.01.09#实质审查的生效;2023.12.22#公开

摘要：本发明涉及一种适用于并联型多端高压直流输电系统的单端量保护方法，采用信赖域拟合算法提取行波拟合指数系数，并将其作为故障识别特征量；根据行波时域表达式，明确给出阈值计算表达式。本发明设计科学合理，动作速度快，具有明确的阈值整定表达式及具有较强的抗高阻故障以及抗噪能力；此外本发明适用于任意端口数的并联型多端高压直流输电系统，应用范围更加广泛。

主权项：1.一种适用于并联型多端高压直流输电系统的单端量保护方法，其特征在于：所述方法的步骤为：S1、并联型多端高压直流输电系统中传输线L1-L5上的故障均视为区内故障，换流站出口处故障视作区外故障，即故障点fa1,fa2,fa3,fa4,fa5均视作区内故障，故障点fb1,fb2,fb3,fb4,fb5均视作区外故障；并联型多端高压直流输电系统发生区外故障时，测量点m处反向线模行波Bm1时域表达如式1所示，式1中系数A2,B2和C2如式2所示： 其中：Uf1为故障点处线模故障电压；ka为行波衰减系数；kt为行波畸变系数；lf为故障点到线路首端m处距离；Ceq为MMC换流站等效电容；Lr为限流电抗器电感；Leq为MMC换流站等效电感与换流站出口处限流电抗器电感之和；εx代表阶跃函数，当x大于0时εx为1，否则εx为0；同理，并联型多端高压直流输电系统发生区内故障时，测量点m处反向线模行波Bm1时域表达如式3所示，式3中系数A1,B1和C1如式4所示： 根据式1和式3可知，相对于换流站出口处故障时，传输线故障时故障行波Bm1解析表达式中含有特殊项e-tktlf；相对于传输线故障，换流站出口处故障时Bm1解析表达式中含有特殊项e-t*Zc12Lr；相较于其他传输线Lnn1故障，传输线L1故障时含有特殊常数项1，等效认为含有特殊项e-t*0；同样相较于其他换流站MMCn出口处故障，换流站MMC1出口处故障时，可等效认为含有特殊项e-t*0；S2、不同故障位置条件下特殊项指数系数不同，因此通过提取特殊项et*m中指数的系数m来实现故障区域识别，进而构造新型行波保护方案，对并联型多端高压直流输电系统中不同位置处故障后行波Bm1时域表达式1、3进行分析，得到行波Bm1时域表达式，通过式5所示的通式来表示：Bm1t＝aeft+begt+cteht+dt2ekt5采用信赖域算法进行特殊项指数系数提取，其从给定初始值出发，通过逐步迭代计算残差平方值，直到得到满意的近似最优拟合值，根据式5采用信赖域算法对行波Bm1采样数据进行拟合，进而得到式5中特殊项指数系数g，通过指数系数g实现多端直流输电系统的故障区域识别；由于传输线故障时行波Bm1表达式中含有特殊项e-t-ktlf，换流站出口处故障时Bm1解析表达式中含有特殊项e-t*Zc12Lr，根据传输线参数以及换流站基本参数，特殊项指数系数满足式6所示的关系，并且相差两个数量级以上： 根据行波时域解析表达式，特殊项前系数为正，其他项前系数均为负，由此在式5中定位系数为正的项为特殊项，这里认为特殊项为式5中begt；根据式6可知，区内故障时特殊项指数系数g远大于区外故障时，因此对于并联型多端高压直流输电系统，根据式7实现区内外故障识别，式7中Kr1为可靠系数，取Kr1为5， 线模电压行波Bm1t可由式8计算得到，式8中um1，im1为测量点m处线模故障电压和故障电流：Bm1t＝um1t-Zc1im1t8零模电压行波Bm0t表达式如式9所示，式9中um0，im0为测量点m处零模故障电压和故障电流：Bm0t＝um0t-Zc1im0t9构成测量点m处的单端量行波保护方案，故障启动元件动作后，进行故障区域识别以及故障方向判定，判断出区内和区外故障，最后由故障选极元件识别出故障极；将电压变化率作为故障启动元件特征量，当电压变化率大于预先设定阈值时故障启动元件动作，如式10所示： 其中：Um为测量点m处电压；Δst为整定阈值，在整定过程中应躲开系统正常运行时因电压波动而造成的电压变化率突变；当发生反向故障时，故障启动元件动作后，测量点m处检测不到反向线模故障行波Bm1，当行波Bm1满足式11所示条件时，即可判断为反向故障；式11中tst为故障元件启动时刻，Ts为采样间隔，式中阈值Δd在整定时应大于系统运行过程中产生的最大反向线模故障行波幅值： 架空线发生单极接地故障后，线路中存在零模故障行波，并且零模行波的正负与故障极有关，当架空线发生极间故障时，线路中不存在零模行波，根据反向零模电压行波Bm0进行故障极识别，零模电压行波Bm0表达式如式12所示，式12中um0，im0为测量点m处零模故障电压和故障电流，Bm0t＝um0t-Zc1im0t12故障极识别元件判据为： 式13中阈值Δp应大于架空线发生极间故障时，线路中出现的最大零模故障电压行波值。

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权利要求：

百度查询： 天津大学 适用于并联型多端高压直流输电系统的单端量保护方法

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