[发明专利]直流电网数字孪生纵联保护方法

权利要求书

1.一种直流电网数字孪生纵联保护方法，其特征在于，包括：

建立直流输电线路时域内的数字孪生模型，包括：在频域内分析得到校验线路两端的前行波、反行波、端电压和端电流之间的关系；根据所述的直流输电线路两端的前行波、反行波、端电压和端电流之间的关系，得到模域内直流线路依频模型；根据所述模域内直流线路依频模型，利用递归卷积定理得到时域内的数字孪生模型；

根据所述数字孪生模型以及直流输电线路的测量量与状态量，建立系统测量方程；

根据所述系统测量方程，采用状态估计方法，得到最佳估计的状态量；

根据所述最佳估计的状态量，判别是否采取保护动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在频域内分析得到校验线路两端的前行波、反行波、端电压和端电流之间的关系如下式(1)所示：

其中，n＝k或m为线路两端名称；F_n(ω)为线路前行波，B_n(ω)为线路反行波；V_n(ω)为线路端电压，I_n(ω)为线路端电流；Z_c(ω)为线路特征阻抗；R(ω)、L(ω)、G(ω)、C(ω)分别是线路单位长度的电阻、电感、电导、电容，均为频变参数；j为虚数符号，ω为电流角频率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的数字孪生模型如下式(2)所示：

其中，τ为最快行波在全长输电线上的传播时间，t为采样时刻值，△t为采样间隔，E_k(t)为k端线路的受控电压源，E_m(t)为m端线路的受控电压源，v_k(t)为k端线路的电压测量值，v_m(t)为m端线路的电压测量值，i_k(t)为k端线路的电流测量值，i_m(t)为m端线路的电流测量值，m₁、c₁、q₁、m₂、c₂、q₂是由递归卷积定理求得的系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的系统测量方程如下式(3)所示：

z_k＝h(x_k)+v_k＝Y_kx_k+C_k+v_k (3)

式中，k为线路两端名称；z_k为包含真实测量值与虚拟测量值，即为k侧线路包含测量误差的测量列向量，h(x_k)为k侧线路不包含测量误差的测量列向量，x_k为k侧线路的状态列向量；Y_k为k侧线路的关系矩阵；C_k为k侧线路的测量量与状态量的历史值矩阵，v_k表示测量误差列向量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述系统测量方程，采用状态估计方法，得到最佳估计的状态量，包括：根据下式(4)得到最佳估计的状态量：

其中，MinJ(x)为残差归一化平方和最小值；W为权重矩阵，反应每个测量量的噪声水平；权重矩阵W为对角阵，对角元素为相应测量量的标准偏差平方值的倒数；σ为标准差；r_i为第i个残差，表示实际测量量与估计测量量之差；r为残差矩阵；z为线路包含测量误差的测量列向量，h(x)为线路不包含测量误差的测量列向量。