用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法及系统与流程

本发明涉及继电保护，并且更具体地，涉及一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法及系统。

背景技术：

1、电流差动保护作为110kv及以上输电线路的主要保护，因其原理简单、选择性好而得到广泛应用。基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)的柔性直流输电技术不存在换相失败问题，不需要大容量无功支撑，具备四象限运行能力，可以很好地支撑风电、光伏等间歇性随机性能源，近年来广泛应用于大规模新能源送出并网工程。

2、受igbt耐受电流能力限制，柔直换流器与以光伏、直驱风机为代表的的逆变器接口新能源(inverter interfaced renewable energy generator，iireg)均呈现故障电流幅值受限的弱馈特征，叠加iireg的负序电流抑制策略影响，会对iireg和柔直之间的联络线的线路保护造成不利影响，现有的一些文献详细分析了iireg以及柔直换流器各相短路电流相位关系及其影响因素，指出送出线路两侧故障电流相位存在区内故障大于或接近90°的情况，业界广泛采用的相量电流差动保护存在灵敏度低的问题。

3、针对传统相量差动保护在新能源经柔直或弱交流系统送出时存在的灵敏度不足的问题，工业界普遍采用降低制动系数的应对方法，但该方法降低了相量差动保护在区外故障时的可靠性；学界提出了基于波形相似度的双端量保护原理，基于矩阵奇异值分解以及突变特征的保护原理，基于时域分析法的差动保护原理，针对传统相差保护的制动特性判据提出改进，但是对制动量的处理过于激进，抗扰动能力弱，提升了灵敏度但未能保证可靠性，基于电流复平面上分析了提出了一种双制动系数的相量和差制动原理，但是双制动系数为固定值，且整定不直观，以上方法在算法复杂度、定值选取、动作性能上仍然存在优化改进空间。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法，包括：

2、针对新能源相量和差制动差动保护判据，引入新能源经柔直送出线路两侧电流的相角关系，以得到改进的新能源相量和差制动差动保护判据；

3、基于sigmoid函数的线性非饱和区特征，将新能源相角特征映射到，改进的新能源相量和差制动差动保护判据中的制动电流动态补偿项；

4、根据所述新能源两侧电流的相角关系，调整制动电流动态补偿项中的等效制动系数，以得到用于新能源经柔直送出线路相量差动保护的保护判据，基于所述保护判据，在新能源故障时降低制动量，以对新能源经柔直送出线路进行相量差动保护。

5、可选的，改进的新能源相量和差制动差动保护判据，如下：

6、

7、其中，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量，k1为等效制动系数，iset为最小动作电流，和分别为新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值。

8、可选的，新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值的计算公式如下：

9、

10、其中，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量。

11、可选的，制动电流动态补偿项中sigmoid补偿系数的计算公式如下：

12、

13、其中，s(θ)为sigmoid补偿系数，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量，θ为两侧故障电流相量的角差。

14、可选的，制动电流动态补偿项中符号位的计算公式如下：

15、

16、其中，p为制动电流动态补偿项中的符号位，θ为两侧故障电流相量的角差。

17、再一方面，本发明还提出了一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的系统，包括：

18、判据调整单元，用于针对新能源相量和差制动差动保护判据，引入新能源经柔直送出线路两侧电流的相角关系，以得到改进的新能源相量和差制动差动保护判据；

19、映射单元，用于基于sigmoid函数的线性非饱和区特征，将新能源相角特征映射到，改进的新能源相量和差制动差动保护判据中的制动电流动态补偿项；

20、差动保护单元，用于根据所述新能源两侧电流的相角关系，调整制动电流动态补偿项中的等效制动系数，以得到用于新能源经柔直送出线路相量差动保护的保护判据，基于所述保护判据，在新能源故障时降低制动量，以对新能源经柔直送出线路进行相量差动保护。

21、可选的，判据调整单元改进的新能源相量和差制动差动保护判据，如下：

22、

23、其中，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量，k1为等效制动系数，iset为最小动作电流，和分别为新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值。

24、可选的，新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值的计算公式如下：

25、

26、其中，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量。

27、可选的，映射单元制动电流动态补偿项中sigmoid补偿系数的计算公式如下：

28、

29、其中，s(θ)为sigmoid补偿系数，和分别为新能源经柔直送出线路两侧的故障电流相量，θ为两侧故障电流相量的角差。

30、可选的，映射单元制动电流动态补偿项中符号位的计算公式如下：

31、

32、其中，p为制动电流动态补偿项中的符号位，θ为两侧故障电流相量的角差。

33、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

34、处理器，用于执行一个或多个程序；

35、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

36、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

38、本发明提出了一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法，包括：针对新能源相量和差制动差动保护判据，引入新能源经柔直送出线路两侧电流的相角关系，以得到改进的新能源相量和差制动差动保护判据；基于sigmoid函数的线性非饱和区特征，将新能源相角特征映射到，改进的新能源相量和差制动差动保护判据中的制动电流动态补偿项；根据所述新能源两侧电流的相角关系，调整制动电流动态补偿项中的等效制动系数，以得到用于新能源经柔直送出线路相量差动保护的保护判据，基于所述保护判据，在新能源故障时降低制动量，以对新能源经柔直送出线路进行相量差动保护。本发明提升了新能源经柔直送出系统相量和差制动电流差动保护的动作性能。

技术特征：

1.一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进的新能源相量和差制动差动保护判据，如下：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制动电流动态补偿项中sigmoid补偿系数的计算公式如下：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制动电流动态补偿项中符号位的计算公式如下：

6.一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述判据调整单元改进的新能源相量和差制动差动保护判据，如下：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述新能源经柔直送出线路两侧故障电流相量较大值和较小值的计算公式如下：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述映射单元制动电流动态补偿项中sigmoid补偿系数的计算公式如下：

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述映射单元制动电流动态补偿项中符号位的计算公式如下：

11.一种计算机设备，其特征在于，包括：

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种用于对新能源经柔直送出线路相量差动保护的方法及系统，属于继电保护技术领域。本发明方法，包括：针对新能源相量和差制动差动保护判据，引入新能源经柔直送出线路两侧电流的相角关系，以得到改进的新能源相量和差制动差动保护判据；基于sigmoid函数的线性非饱和区特征，将新能源相角特征映射到，改进的新能源相量和差制动差动保护判据中的制动电流动态补偿项；调整制动电流动态补偿项中的等效制动系数，以得到用于新能源经柔直送出线路相量差动保护的保护判据，基于所述保护判据，在新能源故障时降低制动量，以对新能源经柔直送出线路进行相量差动保护。本发明提升了新能源经柔直送出系统相量和差制动电流差动保护的动作性能。

技术研发人员：王书扬,周泽昕,梁英,杨国生,杜丁香,王兴国,曹虹,刘佳琪,刘建,陈舒,徐明月
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15