[发明专利]一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护系统及方法，测量直流输电线路保护安装处的电流和电压，确定零模故障电流首行波；利用小波变换标定得到的零模故障电流首行波到达时刻，保护启动；测量保护启动后的零模故障电流，利用小波变换进行反射波识别，自适应改变保护计算的数据窗长度；根据零模故障电流首行波表达式形式，构造基本拟合函数，利用列文伯格‑马夸尔特优化算法对得到的零模故障电流首行波进行拟合，得到拟合系数b；判断得到的b值是否满足保护判据，实现不同故障条件下的保护。本发明通过拟合得到反映故障位置的参数，具有高速动性，高可靠性，高灵敏度。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护系统及方法。

背景技术

基于电压源型换流器的柔性直流输电技术具有功率控制灵活，系统谐波含量小等优点，在清洁能源并网、孤岛供电、异步电网互联等技术领域具有明显优势。未来我国柔性直流输电将会向远距离、大容量、多端数的方向发展。柔性直流输电线路发生故障后，各换流站立即向故障点馈入短路电流，故障电流上升速度快、幅值大，对直流系统造成严重危害。国家电网公司目前对柔性直流输电线路的继电保护出口时间提出了3毫秒的要求，柔性直流输电超高速保护成为目前研究的重点。

实际投入运行的直流输电线路主保护包括行波保护和微分欠压保护。行波保护主要采用ABB和SIEMENS两家公司的单端量行波保护原理，动作时间在几个毫秒，满足速动性要求，但两种保护方法的耐过渡电阻能力和抗噪声能力较弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护系统及方法，提高了现有行波保护的性能，满足柔性直流输电线路对继电保护的要求。

本发明采用以下技术方案：

一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护方法，包括以下步骤：

S1、测量直流输电线路保护安装处的电流和电压，确定零模故障电流首行波；

S2、利用小波变换标定步骤S1得到的零模故障电流首行波到达时刻，保护启动；

S3、测量保护启动后的零模故障电流，利用小波变换进行反射波识别，根据反射波到达时刻改变保护计算的数据窗长度；

S4、根据零模故障电流首行波表达式形式，构造基本拟合函数，利用列文伯格-马夸尔特优化算法和步骤S3获得的数据窗长度对得到的零模故障电流首行波进行拟合，得到拟合系数b；

S5、判断步骤S4得到的b值是否满足保护判据，实现单端行波超高速保护。

具体的，步骤S1中，零模故障电流首行波i_0f计算如下：

其中，Z_c0为输电线路的零模波阻抗，i₀为零模电流，u₀为零模电压。

进一步的，零模电流i₀、电压u₀计算如下：

其中，i_p、i_n、u_p、u_n分别为保护安装处测得的正极、负极电流和电压，电流方向为母线指向线路。

具体的，步骤S2中，当W_max≥W_set，保护启动；W_max为零模电流的模极大值结果，阈值W_set取0.02kA。