基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法、存储介质及电子装置

本申请涉及电力系统继电保护，特别涉及一种基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法、存储介质及电子装置。

背景技术：

1、传统基于电网换相换流器的高压直流输电系统存在换相失败问题，而基于模块化多电平换流器的柔性高压直流输电系统具有造价高、器件耐受电压低等问题，因此，融合传统直流和柔性直流输电技术优势的混合直流已成为了现阶段学术研究和工程应用的热点。

2、现有技术的混合级联特高压直流工程——白鹤滩-江苏混合直流工程(简称：白江工程)是世界首个级联型混合直流输电工程，其整流侧采用电网换相换流器，逆变侧采用高压端电网换相换流器与低压端三个并联模块化多电平换流器串联的结构。采用两千多公里的直流架空输电线路实现电能传输。直流输电线路作为电能传输的媒介，其跨度大、运行环境复杂，是直流系统中故障率最高的部件。

3、可见为直流输电线路配置有行波保护、微分欠压保护作为主保护，纵联差动保护作为后备保护，起到识别行波保护和微分欠压保护不能识别的高阻故障的作用。纵联差动保护将本侧采集的电流信息发送到对侧，进行电流差值计算，通过判断电流差值是否超过阈值以检测直流线路是否故障。

4、然而，现有工程中直流线路纵差保护为避免交流系统故障后直流线路电容放电的干扰，对其进行了600ms的延迟，同时，加上保护出口的500ms延时，纵差保护延时高达1100ms，导致换流阀保护如最大触发角监视保护可能会先于纵差保护动作，纵差保护丢失直流线路后备保护作用。

5、因此，在实际任务到达时变的情况下，如何分配d2d卸载的任务量，以实现用户之间的互惠、降低系统能耗是一个值得研究的问题，其中，在直流线路发生故障后，纵联差动保护受直流线路暂态影响而存在长延时的问题，纵联差动保护拒动存在风险大的缺陷。

技术实现思路

1、本申请各示例性实施例提供一种基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法、存储介质及电子装置，以至少实现解决传统直流线路纵联差动保护受暂态过程影响延时长的问题的技术效果。

2、本申请各示例性实施例提供一种基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，包括如下步骤：

3、s1，在混合级联直流输电系统中，以固定的采样频率fs对整流侧和逆变侧的电压、电流数据进行采集，获得目标整流侧和逆变侧的电压、电流数据，并获取该系统正常运行时对应电压、电流数据的整流侧和逆变侧的电压、电流数据；

4、s2，将所述目标整流侧和逆变侧的电压、电流数据分别减去所述系统正常运行时对应电压、电流数据的整流侧和逆变侧的电压、电流数据，分别获得整流侧和逆变侧的电压、电流故障分量；

5、s3，分别对所述整流侧和逆变侧的电压、电流故障分量进行相模变换计算，分别获得整流侧和逆变侧的电压、电流线模故障分量；

6、s4，分别对所述整流侧和逆变侧的电压、电流线模故障分量进行计算，分别获得整流侧和逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波；

7、s5，将整流侧线模故障电压的反行波与前行波的差值，与逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波的差值相乘并求和；并分别根据整流侧与逆变侧的步骤s5中的乘积之和是否大于零，以判断混合级联直流输电线路是否发生故障。

8、在本申请的一个实施例中，还提出了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

9、在本申请的一个实施例中，还提出了一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

10、本申请具有如下有益效果：本发明对整流侧和逆变侧的电压、电流数据进行采集，计算故障分量及线模故障分量，将整流侧线模故障电压反行波与前行波的差值与逆变侧线模故障电压反行波与前行波的差值相乘并求和，根据乘积之和是否大于零判断直流线路是否发生故障；所提保护方法计算简单，整流侧和逆变侧数据传输量小；采用线模故障电压行波可以忽略直流线路区外故障时线路分布电容暂态特性的影响，无需对纵联保护进行长延时以躲过暂态过程，提高了保护的速动性，可快速检测故障对保障混合级联特高压直流输电系统的安全稳定运行具有重要现实意义。

技术特征：

1.一种基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，在步骤s1至s3中，所述目标整流侧和逆变侧的电压、电流数据包括：整流侧的直流线路保护安装处的正极电压urp(t)、正极电流irp(t)和负极电压urn(t)、负极电流irn(t)，以及逆变侧的直流线路保护安装处的正极电压uip(t)、正极电流iip(t)和负极电压uin(t)、负极电流iin(t)；

3.根据权利要求2所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，在步骤s4中，分别对所述整流侧和逆变侧的电压、电流线模故障分量进行计算，分别获得整流侧和逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波的步骤具体包括：根据整流侧线模电压故障分量δu1r(t)、线模电流故障分量δi1r(t)计算整流侧线模电压前行波δufr(t)为：δufr(t)＝0.5(δu1r(t)+δi1r(t)zc1)、线模电压反行波δubr(t)为：δubr(t)＝0.5(δu1r(t)-δi1r(t)zc1)，zc1为直流输电线路的线模波阻抗；根据逆变侧线模电压故障分量δu1i(t)和、线模电流故障分量δi1i(t)计算逆变侧线模电压前行波δufi(t)为：δufi(t)＝0.5(δu1i(t)+δi1i(t)zc1)、线模电压反行波δubi(t)为：δubi(t)＝0.5(δu1i(t)-δi1i(t)zc1)。

4.根据权利要求3所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，在步骤s5中，将整流侧线模故障电压的反行波与前行波的差值，与逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波的差值相乘并求和；并分别根据整流侧与逆变侧的步骤s5中的乘积之和是否大于零，以判断混合级联直流输电线路是否发生故障的步骤，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，uset取值按照高压直流线路发生双极故障时的最大不平衡电压进行整定。

6.根据权利要求1所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，所述步骤s1中的固定采样频率fs为100khz。

7.根据权利要求4所述的基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法，其特征在于，所述步骤s5.2中采样时间ta取值为0.2ms。

8.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。

9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。

技术总结
本申请实施例提供了一种基于行波特征的混合级联直流线路纵联保护方法、存储介质及电子装置，主要包括以下步骤：以固定的采样频率fs对整流侧和逆变侧的电压、电流数据进行采集，以及该系统正常运行时对应电压、电流数据的整流侧和逆变侧的电压、电流数据；相互做减法，分别对所述整流侧和逆变侧的电压、电流故障分量进行相模变换计算，分别获得整流侧和逆变侧的电压、电流线模故障分量；在通过计算分别获得整流侧和逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波；将整流侧线模故障电压的反行波与前行波的差值，与逆变侧的线模故障电压的反行波与前行波的差值相乘并求和，判断乘积之和是否大于零，以判断混合级联直流输电线路是否发生故障。

技术研发人员：林圣,牟大林
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15