一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统。该方法包括：获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带；利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值；确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。本发明专利技术的技术方案可以在进行边界保护时兼顾可靠性及灵敏性。

A Comprehensive Criterion-based Boundary Protection Method and System for Multi-terminal DC Power Grid

【技术实现步骤摘要】
一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统。
技术介绍
多端柔性直流输电技术使得电力传输的网架结构逐渐从传统点对点式向多电源供电、多落点受电的“强交强直”型坚强电网转变。但与这种拓扑结构层面上的大幅升级不相匹配的是，多端柔直电网本身的故障隔离技术尚不成熟。当直流线路上发生故障时，目前仍主要借助于交流断路器或改进拓扑结构的换流器限制故障电流并清除故障，而这些方案实质上仅仅是点对点式直流系统故障处理方式的直接沿用。目前的保护方案的边界保护原理：以线路直流电抗器、子模块电容等元件为边界，借助区内外故障时刻电抗器电压变化特性、高频电流幅值及能量的差异性，以区外下级线路出口处最严重故障场景下本地保护测量得到的特征分量(电流大小、行波幅值、小波能量值等)为依据设定门槛值，一旦某故障场景下本地保护测得的特征分量大于该门槛值，保护立即动作，从而实现选择性的边界保护。然而对于多端柔直电网而言，其故障特征分量的频域分布特性不仅与一次设备(换流器、直流电抗器、柔直线路)的参数、接线方式、空间分布等多种因素存在密切联系，且与故障类型等多种随机因素有关。若仅采用以往工程中使用的单一判据作为保护是否动作的依据，则在换流器关断前的毫秒级短窗时间内，反映真实故障特性的保护特征量不一定能够准确落入所定义的特征频带。以小波变换为例，对于N层小波变换，一般能够得到N+1个频带(包含最低频带)，但以往工程中均选取最高频带分量构造判据，以确保最高灵敏度。然而，一旦存在区外故障合并噪声的工况，上述基于单一判据的保护极易误动作。为保证区外故障场景下保护的选择性，必须大幅提高其整定门槛、以严格躲过噪声干扰，这样做将会牺牲区内故障场景下保护的灵敏度，导致部分带过渡电阻的故障工况下保护无法选择性动作。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统。一方面，本专利技术提供了一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，该方法包括如下步骤：获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带。利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值。确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。另一方面，本专利技术提供了一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护系统，该系统包括：获取模块，用于获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带。处理模块，用于利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值。保护模块，用于确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。本专利技术提供的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法和系统的有益效果是，通过测量多端直流电网中某一线路一侧保护装置处的电流，基于小波分解获得若干频带，同时基于历史实验数据确定可同时指示区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，并据此指标选择多个频带作为特征频带判据，进而对该线路进行边界保护，可准确判断是发生了区内故障还是区外故障，并进行及时保护。相较于基于传统单一判据的边界保护方案，本专利技术在进行边界保护时兼顾了可靠性及灵敏性，可以有效保障多端直流电网的稳定运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的多端直流电网的示意图；图3为本专利技术实施例的不同频带的区内故障正判率的示意图；图4为本专利技术实施例的不同频带的区外故障误判率的示意图；图5为本专利技术实施例的区内故障仿真得到的各判据部分输出结果的示意图；图6为本专利技术实施例的用于多端直流电网的综合判据型边界保护系统的结构框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术实施例的一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法包括如下步骤：获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带。利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值。确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。在本实施例中，通过测量多端直流电网中某一线路一侧保护装置处的电流，基于小波分解获得若干频带，同时基于历史实验数据确定可同时指示区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，并据此指标选择多个频带作为特征频带判据，进而对该线路进行边界保护，可准确判断是发生了区内故障还是区外故障，并进行及时保护。相较于基于传统单一判据的边界保护方案，本专利技术在进行边界保护时兼顾了可靠性及灵敏性，可以有效保障多端直流电网的稳定运行。优选地，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标的过程具体包括：在所述标定线路内，设置至少一个故障点，考虑过渡电阻以遍历区内故障，获得故障仿真中各频带暂态能量与保护门槛值的第一统计数据。在所述标定线路外，设置至少一个故障点，考虑过渡电阻以遍历区外故障，获得故障仿真中各频带暂态能量与保护门槛值的第二统计数据。以所述第一统计数据与所述第二统计数据之差作为所述指标。具体地，由于反映区内故障灵敏度的第一统计数据值越大，表示灵敏度越高，而反映区外故障可靠性的第二统计数据值越小，表示可靠性越高，故将二者之差作为综合考核系数的指标，可以兼顾灵敏度与可靠性。优选地，在获得所述第二统计数据的过程中，还包括：在考虑过渡电阻的同时加入标定信噪比的噪声。具体地，在历史数据中加入噪声有利于提高在发生真实线路故障时保护装置动作的准确率。优选地，确定所述特征频带的具体实现包括：以所述指标的值从大至小的顺序，从对应的多个所述频带中选择标定数量的所述频带，作为所述特征频带。具体地，由于指标为第一统计数据与第二统计数据之差，故指标值越大，则表示其越能兼顾较高的灵敏度与可靠性。优选地，对所述特征频带的权重进行赋值的具体实现包括：按照所述特征频带对应的所述指标在所有所述特征频带对应的所述指标之和中的所占比例确定所述特征频带的初始权重。或者，对所有所述特征频带赋予相同的初始权重。优选地，所述信度包括表示保护装置是否动作的正判信度和误本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带；利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值；确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。

【技术特征摘要】
1.一种用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取多端直流电网中标定线路的保护装置安装处的电流，对所述电流进行多层小波分解，获得多个频带；利用历史数据，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标，根据所述指标从多个所述频带中选择标定数量的所述频带作为特征频带，并对所述特征频带的权重进行赋值；确定所述特征频带的信度，并根据所述信度对所述权重进行更新，根据更新后的权重确定所述标定线路发生区内故障或区外故障，并对所述标定线路进行相应保护。2.根据权利要求1所述的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，获得指示所述标定线路的区内故障灵敏度和区外故障可靠性的指标的过程具体包括：在所述标定线路内，设置至少一个故障点，考虑过渡电阻以遍历区内故障，获得故障仿真中各频带暂态能量与保护门槛值的第一统计数据；在所述标定线路外，设置至少一个故障点，考虑过渡电阻以遍历区外故障，获得故障仿真中各频带暂态能量与保护门槛值的第二统计数据；以所述第一统计数据与所述第二统计数据之差作为所述指标。3.根据权利要求2所述的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，在获得所述第二统计数据的过程中，还包括：在考虑过渡电阻的同时加入标定信噪比的噪声。4.根据权利要求1所述的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，确定所述特征频带的具体实现包括：以所述指标的值从大至小的顺序，从对应的多个所述频带中选择标定数量的所述频带，作为所述特征频带。5.根据权利要求4所述的用于多端直流电网的综合判据型边界保护方法，其特征在于，对所述特征频带的权重进行赋值的具体实现包括：按照所述特征频带对应的所述指标在所有所述特征频带对应的所述指标之和中的所占比例确定所述特征频带的初始权重；或者，对所有所述特征频带赋予相同的初始权...

【专利技术属性】
技术研发人员：林湘宁，童宁，刘琦，李正天，郑宇超，
申请(专利权)人：华中科技大学，国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42