[发明专利]基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路故障检测方法

说明书

一种基于单端暂态电流的MMC‑HVDC输电线路故障检测方法，通过对直流线路中电流进行采样，满足直流线路电流更新条件时，更新直流线路电流值I_dc；然后进行故障存在判断，当I_op>I_setI时系统存在故障并计算直流线路电流固有模态能量熵H，当符合直流侧故障判据，即直流侧存在故障时构建故障识别判据，根据故障识别判据判断故障类型。本发明可以快速检测到直流侧故障；通过滑动平均滤波提取电流变化趋势，响应速度快，故障类型识别准确可靠。

技术领域

本发明涉及的是一种电力输送领域的技术，具体是一种基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路故障检测方法。

背景技术

模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统具有输出电能质量高、换流器损耗低、易于扩展和系统可靠性高等优点，已成为柔性直流输电的主要实现形式。柔性直流输电线路横跨区域广，故障率高，且故障发生时常常伴随着过流或过压问题，对换流阀造成冲击并影响交流系统的安全稳定。与两电平和三电平电压源换流器相比，模块化多电平换流器(MMC)直流侧无并联大电容，导致基于MMC的柔性直流输电系统直流侧故障时直流线路、故障支路与换流器形成独特的故障回路，故障特性与传统两电平和三电平柔性直流输电系统故障特性具有明显差异。

发明内容

本发明针对现有技术如下缺陷：直流电压不平衡保护、直流低电压保护和直流过电压保护受电容式电压互感器暂态响应特性较差的影响，很难快速检测直流线路故障；直流过流保护仅适用于双极短路低阻故障，且不能实现单极接地故障和断线故障的检测；纵联电流差动保护易受分布电容的影响，需要通过延时来防止误动，动作速度慢，仅用作后备保护。提出一种基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路故障检测方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路故障检测方法，包括以下步骤：

1)对直流线路中电流进行采样，满足直流线路电流更新条件时，更新直流线路电流值I_dc；

2)进行故障存在判断，当I_op>I_setI时系统存在故障并进行下一步，其中：N₁为一定时间窗口内的采样点个数，k为最新采样点，I_setI为电流整定值；

3)计算直流线路电流固有模态能量熵H，当符合直流侧故障判据，即直流侧存在故障时执行步骤4，否则返回步骤2。

4)构建故障识别判据，根据故障识别判据判断故障类型。

所述的直流线路电流更新条件为其中：k为最新采样点，i(k)为电流采样值，N为一定时间窗口内的采样点个数。

对于任意一信号x(t)，针对时间区间[t₁,t₂]，所述的固有模态能量熵其中：c_i(t)为x(t)通过经验模态分解后得到的固有模态函数；r_n(t)为x(t)通过经验模态分解后得到的残差项，x(t)的经验模态分解结果为：

所述的直流侧故障判据为min{H(k),…,H(k-(N₂-1)}＞H_set，其中：N₂为一定时间窗口内的采样点个数，H(j)为时间窗口[j-(N₃-1),j]内直流电流固有模态能量熵，N₃为一定时间窗口内的采样点个数，H_set为固有模态能量熵门槛值。