[发明专利]一种海上风电直流送出线路纵联保护方法及系统

说明书

本发明公开了一种海上风电直流送出线路纵联保护方法及系统，本发明根据故障前行波和故障反行波，计算行波波形相似度，根据行波波形相似度实现线路纵联保护，由于基于行波波形相似度，因此动作可靠性较高、受过渡电阻影响弱、采样频率的要求不高且算法简单，能够适用于海上风电全直流汇集和送出系统拓扑结构复杂化、换流环节多元化、边界特性薄弱化等新型特点，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种海上风电直流送出线路纵联保护方法及系统，属于电力系统领域。

背景技术

海上风电全直流汇集和送出是未来大型海上风电场并网的发展趋势，目前暂无实践工程案例，仍存在诸多关键技术问题亟待研究解决，继电保护是其中之一。其中，送出线路承担功率传输的任务，研究送出线路的继电保护策略，对于确保系统运行性能和安全，推动技术的发展和应用具有重要意义。

海上风电全直流送出线路的故障发展和蔓延速度快、影响范围大，为减小故障的影响范围，系统应具备快速识别、定位故障的能力，即线路纵联保护方法。然而，新型系统具有拓扑结构复杂化、换流环节多元化、边界特性薄弱化等特点，对线路纵联保护提出新的要求，现有线路纵联保护方法已不适用于新型系统。

发明内容

本发明提供了一种海上风电直流送出线路纵联保护方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种海上风电直流送出线路纵联保护方法，包括：

响应于判断出线路故障，根据故障后的线路电压、故障后的线路电流、故障前的线路电压和故障前的线路电流，计算线路电压故障分量和线路电流故障分量；

根据线路电压故障分量和线路电流故障分量，计算故障前行波和故障反行波；

根据故障前行波和故障反行波，计算行波波形相似度；

根据行波波形相似度、故障反行波、故障区间判别规则和故障极判别规则，判断线路故障位置；

根据线路故障位置判断结果，确定线路保护出口。

判断线路故障包括：

根据线路电压，计算线路电压梯度值；

若线路电压梯度值的绝对值大于梯度阈值，则判断出线路故障。

线路电压梯度值计算公式为：

其中，为时刻k的线路电压梯度值，u(k-j)为时刻k之前第j个周期的线路电压采样值；

梯度阈值为正常运行线路电压波动下电压梯度的最大值和可靠系数的乘积。

计算线路电压故障分量和线路电流故障分量的公式为：

Δu(k)＝u(k)-u(k-N)

Δi(k)＝i(k)-i(k-N)

其中，Δu(k)为时刻k的线路电压故障分量，u(k)为时刻k的线路电压采样值，u(k-N)为时刻k-N的电压采样值，时刻k为故障后的时刻，时刻k-N为故障前的时刻，Δi(k)为时刻k的线路电流故障分量，i(k)为时刻k的线路电流采样值，i(k-N)为时刻k-N的电流采样值。

计算故障前行波和故障反行波的公式为：

其中，F为故障前行波，B为故障反行波，Δu为线路电压故障分量，Δi为线路电流故障分量，Z_c为线路波阻抗。

根据行波波形相似度、故障区间判别规则和故障极判别规则，判断线路故障位置，包括：