[发明专利]基于模糊数学的柔性直流配电系统单端量保护方法

说明书

本发明属于电力系统保护和控制领域，特别涉及到一种基于模糊数学的柔性直流配电系统单端量保护方法，针对换流器可闭锁的柔性直流配电系统，利用采样数据的正态分布特性，通过概率分布函数构成隶属函数进而构成模糊集作为保护的启动判据，利用不同级保护的时窗差，通过建立每一级保护的λ截集和闭锁换流器，实现一种单端量主动保护，实现了不同级单端量保护的配合。

技术领域

本发明属于电力系统保护和控制领域，特别涉及一种换流器可闭锁故障电流的柔性直流配电系统的保护方法。

技术背景

柔性直流配电系统不仅能高效地接纳分布式电源与直流负荷，同时可以实现灵活控制、供电可靠性高、电能质量高等优点，但同时自身耐受短路电流的能力很脆弱，其控制保护目前已受到国内外广泛关注。柔性直流配电系统的故障特性主要与系统换流器有关，柔性直流配电系统随着换流器的发展，呈现出不同的故障特性，具有可闭锁直流故障的MMC换流器由于其优异的控制特性、较高的工作效率和更低的开关频率被视为柔性直流配电系统的换流器发展方向，同时其闭锁故障电流的能力也解决了柔性直流配电系统靠交流断路器隔离直流故障过慢和直流断路器技术不成熟的问题，其自身可以通过控制闭锁换流阀使故障电流消失。

针对可隔离故障电流能力的换流器拓扑来说，利用换流器的控制切断故障电流，再利用线路上的负荷开关隔离故障可以很好的处理直流故障，防止其对设备造成更严重的损害，但同时，换流器自身的闭锁时间可能最快达到1ms，这使保护可用的数据更加少，对保护提出了新的快速性要求。随着快速性要求的提高，保护可用的电气量由系统暂态的瞬时值构成，其中包含了大量的噪声和误差，并且由于控制系统的影响，也很难刻画出准确的解析式表达出系统的短路电流用以作为单端量保护相互配合的依据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于利用模糊数学构建可利用瞬时暂态量的更准确的保护启动判据，同时利用换流器的控制和截集阈值，实现了单端量保护的选择性和两级单端量保护之间配合。

为了达到以上目的，本发明的采用的技术方案为：

一种基于模糊数学的柔性直流配电系统单端量保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将通过大量正常运行时的采样数据建立的概率分布函数作为正常状态模糊集的隶属函数，以隶属度低于定值作为保护的启动判据，所述柔性直流配电系统采集系统暂态瞬时值进行保护判据计算，所述采样数据包含随机误差和系统噪声，数据采样点满足正态分布，所述正常状态模糊集的隶属函数为：

其中f(x_i)＝1-P{X<x_i}，i为采样点数，P{X<x_i}为正态分布概率分布函数，

其中，μ为采样值期望，σ为采样值方差，以采样数据隶属度小于小概率事件发生概率值作为保护的启动判据；

步骤2、根据柔性直流配电系统的额定电流确定故障模糊集，具体为：正常运行时保护感受到的额定电流为-I_N，以最小值为-I_N最大值为2I_N进行归一化处理，构造故障模糊集的隶属函数，

步骤3、根据不同故障情况下的短路电流仿真结果确定不同保护位置的数据采集窗长和λ截集阈值，并以所述数据采集窗长和λ截集阈值作为保护判据，通过换流器闭锁短路故障电流构成单端量主动保护。