[发明专利]一种多端混合高压直流线路暂态保护方法和系统

权利要求书

1.一种多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，包括：

利用保护测点测量极线电压和极线电流，并计算线模电压行波和地模电压行波；

在启动单元中进行初步判别，满足判据时启动保护；

在故障方向识别单元中，识别正向故障和反向区外故障；若为正向故障，则进行故障选极，否则保护不动作；

在故障选极单元中，判断故障为本极故障还是对极故障；若为本极故障，则进行区内故障识别和故障线路定位，否则本极保护不动作；

在区内故障识别和故障线路定位单元中，利用时域暂态电压比识别区内故障和区外故障，并定位故障线路；

根据区内故障识别和故障线路定位单元的处理结果，进行相应保护动作；

其中：时域暂态电压比R_ΔU的计算方法如下：

其中，为采样周期t_s1下的时域暂态电压指标，反映电压行波的高频分量；为采样周期t_s2下的时域暂态电压指标，反映电压行波较低频段的分量；

时域暂态电压指标计算方法为：

式中，是采样周期t_s下的时域暂态电压，t∈[t_s,T_s]，T_s是数据窗的时间长度，U₁(t)是t时刻的线模电压行波，U₁(t-t_s)是t-t_s时刻的线模电压行波。

2.根据权利要求1所述的多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，启动单元利用线模电压行波的变化作为保护的启动单元，具体包括：

式中：U_ref为额定线电压，k_v为电压变化系数，t_s0为数据窗的最小采样周期，t为时刻，为采样周期t_s0下的线模电压行波。

3.根据权利要求1所述的多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，故障方向识别单元根据线路电流变化量的正极大值可用来区分故障方向，构造判据如下：

ΔI_max≥k_iI_ref

式中：ΔI_max为线路电流变化量的正极大值，即故障电流减去稳态电流的最大值；I_ref为额定线电流，k_i为电流变化系数。

4.根据权利要求1所述的多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，故障选极单元利用地模电压行波首峰值U_0max进行故障选极，如下：

k·U_0max＞k_vU_ref

式中：对于正极保护k＝-1，对于负极保护k＝1；k_v为电压变化系数；U_ref为额定线电压。

5.根据权利要求1所述的多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，U₁(t)计算方法为：

式中，U_p(t)和U_n(t)分别是t时刻的正极电压行波和t时刻的负极电压行波。

6.根据权利要求1所述的多端混合高压直流线路暂态保护方法，其特征在于，区内故障识别和故障线路定位单元中，在定位故障线路时，通过在相邻线路首端增设保护测点实现；具体包括：设整流侧保护测点为保护测点1，相邻线路首端的保护测点为保护测点2，则保护测点2一旦识别到其所在线路的故障，便通过站间通信向保护测点1发送信号，若保护测点1收到信号，则故障线路为保护测点2所在线路；若保护测点1动作，且未收到信号，则故障线路为保护测点1所在线路。

7.一种多端混合高压直流线路暂态保护系统，其特征在于，包括：

分量计算模块，利用保护测点测量极线电压和极线电流，并计算线模电压行波，地模电压行波；

启动单元，用于进行初步判别，满足判据时启动保护；

故障方向识别单元，用于识别正向故障和反向区外故障；若为正向故障，则进行故障选极，否则保护不动作；

故障选极单元，用于判断故障为本极故障还是对极故障；若为本极故障，则进行区内故障识别和故障线路定位，否则本极保护不动作；

区内故障识别和故障线路定位单元，用于利用时域暂态电压比识别区内故障和区外故障，并定位故障线路；

保护单元，用于根据区内故障识别和故障线路定位单元的处理结果，进行相应保护动作；

其中：时域暂态电压比R_ΔU的计算方法如下：

其中，为采样周期t_s1下的时域暂态电压指标，反映电压行波的高频分量；为采样周期t_s2下的时域暂态电压指标，反映电压行波较低频段的分量；

时域暂态电压指标计算方法为：

式中，是采样周期t_s下的时域暂态电压，t∈[t_s,T_s]，T_s是数据窗的时间长度，U₁(t)是t时刻的线模电压行波，U₁(t-t_s)是t-t_s时刻的线模电压行波。