[发明专利]一种适用于电力自动化系统的相似性系数保护方法

说明书

本发明提供了一种适用于电力自动化系统的相似性系数保护方法。包括以下步骤：包括以下步骤：首先采集输电系统的极电压和极电流数据；对极电压、极电流信号进行线模变换得到线模分量；计算区内故障和区外故障的虚拟行波功率及其杰卡德相似系数；根据杰卡德相似系数与设定的杰卡德相似系数阈值大小比较判断故障区域为区内故障还是区外故障；计算正负极虚拟行波功率比值，判断故障类型。本发明消除了分布电容的影响，大大降低了传统保护方案的延时，具备更好的耐受噪声干扰和抗故障电阻干扰的能力。

技术领域

本发明涉及一种适用于电力自动化系统的相似性系数保护方法，属于继电保护、调度自动化技术领域。

背景技术

随着新型电力系统建设的推进，交直流混合输电的规模逐渐扩大。其中，在直流输电系统采用行波保护作为主保护，电流差动保护作为后备保护。传统单端保护的缺点是抗故障能力差。为了提高行波保护的抗故障能力，现有直流系统采用电流差动保护方案作为后备保护。后备保护的主要挑战是由于分布电容造成的大延迟，其可靠性不足。为了提高后备保护的可靠性，本发明提出了一种基于虚拟行波功率杰卡德相似系数的后备保护方案。

目前，国内外提出了多种保护方案，包括过流保护、行波保护、小波变换保护。过流保护是最典型也是最常见的保护方案。有发明提出利用故障电流构造了差动保护方案。该方案可靠性高，但延迟时间长。有发明提出了一种直流电网差动保护和过流保护方案。但该发明不考虑长传输线对信号的衰减和延迟影响。有发明提出利用特殊频段的不同电压幅值构造单端保护原理。有发明提取小波系数构建保护原理并使用实验平台验证其性能。有发明分析了行波在内部和外部故障中的频率差异。上述保护方案往往需要强边界分量，不能直接应用于边界分量较弱或无边界分量的直流系统。此外，行波纵联保护由于行波信号不受分布电容影响而受到广泛关注。但行波距离保护易受母线结构的影响，其阈值难以设定。极性比较行波保护分离了行波幅度和极性之间的关系，易受噪声干扰。

现有直流后备原理还有以下问题需要解决：

1)分布电容引起的长延时问题亟待解决。

2)许多保护方案依赖于强边界元件作用，这限制了它们的适用范围。

3)现有的基于极性的行波后备保护可靠性不足。

发明内容

本发明目的是提供了一种适用于电力自动化系统的相似性系数保护方法，消除了分布电容的影响，大大降低了传统保护方案的延时，具备更好的耐受噪声干扰和抗故障电阻干扰的能力。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

1)首先采集输电系统的极电压和极电流数据；

2)对极电压、极电流信号进行线模变换得到线模分量；

3)计算区内故障和区外故障的虚拟行波功率及其杰卡德相似系数；所述区内故障虚拟行波功率计算公式如下：

式中：Z_L1和Z_L2代表限流电抗器的等值阻抗，Z_M和Z_N代表母线系统的等值阻抗，ΔP_M和ΔP_N分别为M和N侧的虚拟行波功率；ΔI_M和ΔI_N分别代表M和N的行波电流；

所述区外故障虚拟行波功率计算公式如下：

式中：Z_C1和Z_C2代表线路的等值阻抗；

4)根据杰卡德相似系数与设定的杰卡德相似系数阈值大小比较判断故障区域为区内故障还是区外故障；

5)计算正负极虚拟行波功率比值，判断故障类型；