一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置制造方法及图纸

本申请公开一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置，方法包括：实时采集限流电抗器两侧的电压值；根据电压值计算电压变化率；判断电压变化率是否满足起动判据；如果满足，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；判断其是否满足纵联比值判据；如果满足向线路对端发送动作信号，在接收线路对端动作信号后，发送动作命令，直流断路器动作切除故障。本申请利用单端线路边界电抗器电压大小实现故障快速动作，利用线路双端限流电抗器两侧暂态电压比判别实现区内、区外故障。本申请充分利用电抗器电压方向判据与纵联差动判据，实现故障的快速检测、诊断与切除。

A Multi-terminal Flexible DC Line Protection Method and Device Based on Transient Voltage

This application discloses a multi-terminal flexible DC line protection method and device based on transient voltage, which includes real-time acquisition of voltage values on both sides of current limiting reactor, calculation of voltage change rate according to voltage value, judgment of whether voltage change rate satisfies starting criterion, judgment of whether line reactor voltage satisfies voltage direction criterion, and failure to meet voltage direction criterion. Calculate the transient high frequency voltage ratio on both sides of the current limiting reactor; judge whether it satisfies the longitudinal ratio criterion; if it satisfies sending the action signal to the opposite end of the line, send the action command after receiving the action signal from the opposite end of the line, and remove the fault by DC circuit breaker action. This application uses the voltage of single-terminal line boundary reactor to realize fast fault operation, and uses the transient voltage ratio of two sides of line current-limiting reactor to distinguish the internal and external faults. This application makes full use of reactor voltage direction criterion and longitudinal differential criterion to realize fast fault detection, diagnosis and removal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置
本申请涉及直流线路保护
，特别涉及一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置。
技术介绍
国内在“大容量远距离直流输电和特高压交流输电”的技术和工程应用领域取得了突破性进展，为国内能源资源的优化配置发挥了重要作用。基于传统电网换相换流器(LCC-HVDC)的直流输电技术存在换相失败、需要吸收大量无功功率、无法向无源网络供电等缺点。随着全控型开关器件的出现与成熟，以电压源型换流器(VSC-HVDC)为核心部件的柔性直流技术成为直流输配电领域重要的发展方向：从负荷需求和电源分布考虑，实现多电源供电及多落点受电的柔性直流电网是电网发展的必然趋势；从建设成本和经济性考虑，多端柔性直流输电系统显然比并行多条点对点式直流输电线路更加有利于节约线路走廊，降低投资和减小运行费用；从电网供电可靠性和运行灵活性考虑，多端直流电网可以提供更好的供电可靠性和系统冗余性，以及适应性更强的供电模式、灵活和安全的潮流控制等；从新能源自身间歇性和分散性的特点考虑，多端柔性直流电网可以有效改善新能源对电网安全稳定运行的影响。因此，基于柔性直流技术的直流电网被认为能够带来未来电力系统发展的一次重要革命。直流电网是由大量直流端以直流形式互联组成的能量传输系统，可以实现新能源的平滑接入、全局功率的调节互济、长距离大范围的电能传输。在大规模分布式可再生能源接入、海洋群岛供电、海上风电场群集中送出、新型城市电网构建等方面，直流电网被认为是最理想的组网方法，也是未来智能电网发展的重要方向之一。柔性直流电网的发展尚面临若干关键技术问题亟待解决，其中，有别于传统交流电网和常规高压直流输电系统，多端柔性直流电网特殊的故障暂态特征、复杂快速的换流器故障控制以及直流断路器等一次设备的性能制约对其继电保护赋予了新的挑战和任务。现有的多端柔性直流线路保护方法原理尚不完善，在保护速动性、选择性方面存在不足。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置，以解决多端柔性直流线路保护方法在保护速动性、选择性方面存在不足的问题。一方面，根据本申请的实施例，提供了一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法，包括：实时采集限流电抗器两侧的电压值；根据所述电压值计算电压变化率；判断所述电压变化率是否满足起动判据；如果所述电压变化率满足所述起动判据，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；如果所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值满足纵联比值判据，向线路对端发送动作信号，在接收所述线路对端动作信号后，发送动作命令。进一步地，所述方法还包括：如果所述线路电抗器电压满足电压方向判据，向线路对端发送动作信号，发送动作命令。进一步地，所述方法还包括：如果未接收到所述线路对端动作信号，执行所述实时采集限流电抗器两侧的电压值的步骤。进一步地，所述启动判据为式中，U为线路电压实时监测值，dU/dt为实时电压变化率，Δstart为启动判据整定值，UN为直流线路额定电压。进一步地，所述电压方向判据为式中，VL为限流电抗器Lt的电压，idc为流经限流电抗器的电流。进一步地，所述纵联比值判据为式中，Uωe(f)是限流电抗器换流站侧的高频电压有效值，Uωi(f)是线路侧的高频电压有效值，kset为限流电抗器换流站侧和线路侧的高频暂态电压比值，fmin为频带最小频率，f0为输电系统的谐振频率；其中，所述输电系统的谐振频率f0的计算公式为式中，Lt为限流电抗器值，C为并联大电容。另一方面，根据本申请的实施例，提供了一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护装置，包括：采集单元，用于实时采集限流电抗器两侧的电压值；第一计算单元，用于根据所述电压值计算电压变化率；第一判断单元，用于判断所述电压变化率是否满足起动判据；第二判断单元，用于如果所述电压变化率满足所述起动判据，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；第二计算单元，用于如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；第三计算单元，用于判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；第一发送单元，用于如果所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值满足纵联比值判据，向线路对端发送动作信号，在接收所述线路对端动作信号后，发送动作命令。进一步地，所述装置还包括：第二发送单元，用于如果所述线路电抗器电压满足电压方向判据，向线路对端发送动作信号，发送动作命令。由以上技术方法可知，本申请实施例提供一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置，所述方法包括：实时采集限流电抗器两侧的电压值；根据所述电压值计算电压变化率；判断所述电压变化率是否满足起动判据；如果所述电压变化率满足所述起动判据，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；如果所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值满足纵联比值判据，向线路对端发送动作信号，在接收所述线路对端动作信号后，发送动作命令，直流断路器动作切除故障。本申请利用单端线路边界电抗器电压大小实现故障快速动作，利用线路双端限流电抗器两侧暂态电压比可靠判别区内、区外故障。本申请提出的基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法充分利用电抗器电压方向判据与纵联差动判据，实现故障的快速检测、诊断与切除。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本申请实施例示出的一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法的流程图；图2为典型多端柔性直流系统示意图；图3为多端柔直系统Cable1正向直流故障示意图；图4为多端柔直系统Cable1反向直流故障示意图；图5为区外故障时故障附加网络示意图；图6为区内故障时故障附加网络示意图；图7为根据本申请实施例示出的一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护装置的结构框图。具体实施方式参阅图1，根据本申请的实施例，提供了一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法，包括：步骤S1、实时采集限流电抗器两侧的电压值；步骤S2、根据所述电压值计算电压变化率；步骤S3、判断所述电压变化率是否满足起动判据；如果所述电压变化率满足所述起动判据，步骤S4、判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果所述电压变化率不满足所述起动判据，执行步骤S1、实时采集限流电抗器两侧的电压值；如果所述线路电抗器电压满足电压方向判据，执行步骤S8、向线路对端发送动作信号，发送动作命令。如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，步骤S5、计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；其中，限流电抗器两侧暂态高频电压比值为限流电抗器换流站侧的高频电压和线路侧的高频电压的比值。步骤S6、判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；如果所述限流电抗器两侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法，其特征在于，包括：实时采集限流电抗器两侧的电压值；根据所述电压值计算电压变化率；判断所述电压变化率是否满足起动判据；如果所述电压变化率满足所述起动判据，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；如果所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值满足纵联比值判据，向线路对端发送动作信号，在接收所述线路对端动作信号后，发送动作命令。

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法，其特征在于，包括：实时采集限流电抗器两侧的电压值；根据所述电压值计算电压变化率；判断所述电压变化率是否满足起动判据；如果所述电压变化率满足所述起动判据，判断线路电抗器电压是否满足电压方向判据；如果所述线路电抗器电压不满足电压方向判据，计算限流电抗器两侧暂态高频电压比值；判断所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值是否满足纵联比值判据；如果所述限流电抗器两侧暂态高频电压比值满足纵联比值判据，向线路对端发送动作信号，在接收所述线路对端动作信号后，发送动作命令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述线路电抗器电压满足电压方向判据，向线路对端发送动作信号，发送动作命令。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果未接收到所述线路对端动作信号，执行所述实时采集限流电抗器两侧的电压值的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动判据为式中，U为线路电压实时监测值，dU/dt为实时电压变化率，Δstart为启动判据整定值，UN为直流线路额定电压。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压方向判据为式中，VL为限流电抗器Lt的电压，idc为流经限流电抗器的电流。6.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚鑫泽，邢超，李胜男，徐志，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53