[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

说明书

本发明属于高压直流线路保护领域，涉及一种多端混合高压直流线路暂态保护方法，包括：利用保护测点测量极线电压和极线电流，计算线模和地模电压行波；进行初步判别，满足判据时启动保护；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；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，进行相应保护动作。本发明还提供一种多端混合高压直流线路暂态保护系统。本发明解决了多端混合高压直流线路的故障线路定位与耐受过渡电阻能力不足的问题。

技术领域

本发明属于高压直流线路保护领域，涉及一种多端混合高压直流线路暂态保护方法和系统。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，多端高压直流输电技术引起了广泛关注。由于电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)具有传输容量大、造价低等优点，在传统的两端直流输电系统中得到了广泛的应用。然而，对于多落点的直流输电系统，LCC逆变站存在换相失败的风险。相较于LCC，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)具有控制灵活、模块化设计等优点。然而，为了获得与LCC相同的传输容量，MMC则需要更高的建设成本。为了应对上述挑战，由LCC和MMC组成的多端混合高压直流输电技术成为了未来多端直流系统的发展趋势。

众所周知，高压直流线路故障是高压直流输电系统中最常见的直流故障。因此，直流线路保护对系统的稳定和安全运行至关重要。在常规的双端直流输电系统中，通常采用行波保护作为线路主保护。然而，过高的过渡电阻会严重削弱行波特征，造成区内外故障分辨困难，从而导致保护拒动。因此，耐受过渡电阻能力不足一直是直流线路行波/暂态保护需要重点解决的问题。

近年来，多端柔性直流系统得到了快速发展。与双端直流系统不同，多端柔性直流系统更倾向于采用直流断路器实现故障线路的隔离，以最大限度地减少故障对系统可靠性的影响。而为了确保断路器的可靠开断，通常会在线路两侧装设限流电抗器。因此，目前针对多端柔性直流系统的保护方案大多依赖于限流电抗器对故障行波的衰减来甄别区内外故障和定位故障线路。这种利用线路边界元件的方法与传统的双端直流输电系统类似。此外，为了提取多端柔性直流系统的故障行波特征，往往依赖离散小波变换、数学形态学和卷积神经网络等信号处理算法。这些算法性能优越，能够准确检测出故障行波的到达时刻和突变量。然而，由于这些算法大多过于复杂，对保护装置的要求较高，其实用性有待进一步验证。在实际工程中，基于简单算法的故障检测方法往往更具有应用价值。

作为高压直流输电技术的研究热点之一，多端混合高压直流系统与双端直流输电系统和多端柔性直流系统有着显著区别。首先，多端混合高压直流线路的故障清除不依赖于高压直流断路器，通常采用与传统双端直流输电系统相类似的故障清除方案。一旦直流线路发生直流故障，MMC逆变站将阻断交流侧电流注入，随后将由LCC整流站移相控制对直流线路进行放电，然后再由线路两侧的快速开关隔离故障线路。因此，直流线路保护必须实现可靠的区内故障识别和故障线路定位。然而，多端混合高压直流线路中存在T区这一特殊结构，由于T区所连接的相邻线路之间缺乏边界元件，造成不同线路的故障行波难以分辨。此外，T区还将使多端混合高压直流线路的故障行波的折反射发生衰减和畸变，导致保护性能下降。因此，如何解决T区对故障行波的影响并准确地定位故障线路，成为了多端混合高压直流线路保护的关键难点。

现有的多端混合高压直流线路保护直接沿用传统的行波保护，并在每条线路两端装设保护测点，从而避开了T区两侧缺乏边界元件的问题。然而，该做法涉及到至少四个测点信息之间的配合，逻辑复杂且影响了保护的速动性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多端混合高压直流线路暂态保护方法。

本发明还提供一种多端混合高压直流线路暂态保护系统。