一种纵联保护方法、系统、存储介质及计算设备技术方案

本发明专利技术公开了一种纵联保护方法、系统、存储介质及计算设备，本发明专利技术在直流电缆故障、且存在一条直流母线连接多条直流电缆的情况下，计算反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，从而判断直流电缆故障方向，结合对端判断结果，确定本端保护外部故障或内部故障，与传统的纵联保护相比，只发送方向信号，不需要数据同步，大大降低了实际实施的难度，并且该保护方法不受分布电容电流和行波混叠的影响，更适合于MVDC配电系统，不依赖于线路终端的边界(如安装在线路终端上的电抗器)，更符合MVDC配电系统的拓扑结构特点。合MVDC配电系统的拓扑结构特点。合MVDC配电系统的拓扑结构特点。

【技术实现步骤摘要】
一种纵联保护方法、系统、存储介质及计算设备


[0001]本专利技术涉及一种纵联保护方法、系统、存储介质及计算设备，属于直流输电系统继电保护领域。

技术介绍

[0002]直流配电级纵联保护是直流系统发展的关键技术之一，对于一条直流母线连接多条直流电缆的情况，可以识别保护内部故障和保护外部故障。现有的直流配电级纵联保护主要是针对低压直流应用而设计的，由于电缆长度很短，可以忽略分布电容电流的影响。而MVDC配电系统，由于电缆长度的增加，分布电容电流不可忽略，并且配网系统拓扑结构更加复杂，直流电抗器(用于故障电流限制)更有可能仅安装在换流站出口处，不能提供明显的线路边界，因此现有的纵联保护不适用于MVDC配电系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种纵联保护方法、系统、存储介质及计算设备，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种纵联保护方法，包括：
[0006]根据系统正常运行期间的电压和电流，判断本端保护和对端保护是否都启动；其中，电压包括直流电抗器母线侧电压和换流站侧电压，电流包括各直流电缆上的电流；
[0007]若本端保护和对端保护都启动，获取电压和电流的高频分量；
[0008]根据直流电抗器母线侧电压高频分量和换流站侧电压高频分量，判断是否直流电缆故障；
[0009]若直流电缆故障、且存在一条直流母线连接多条直流电缆的情况，根据电压和电流的高频分量，计算反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量；其中，反向电压行波A为本端保护安装处的反向电压行波，反向电压行波B为背侧直流电缆出口上的反向电压行波；
[0010]根据反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，判断直流电缆故障方向，并将判断结果发送给对端；
[0011]根据判断结果和接收到的对端保护判断结果，确定故障为本端保护外部故障或内部故障。
[0012]根据系统正常运行期间的电压和电流，判断本端保护和对端保护是否都启动，包括：
[0013]测量系统正常运行期间的电压和电流；
[0014]计算电压对时间导数的绝对值和电流对时间导数的绝对值；
[0015]若电压对时间导数的绝对值大于阈值Δ1、或者电流对时间导数的绝对值大于阈值Δ2，则判定本端保护和对端保护都启动。
[0016]若本端保护和对端保护都启动，获取电压和电流的高频分量，包括：
[0017]若本端保护和对端保护都启动，对电压和电流进行高通滤波，获得电压和电流的高频分量。
[0018]根据直流电抗器母线侧电压高频分量和换流站侧电压高频分量，判断是否直流电缆故障，包括：
[0019]计算直流电抗器母线侧电压高频分量的最大绝对值；
[0020]计算换流站侧电压高频分量的最大绝对值；
[0021]若直流电抗器母线侧电压高频分量的最大绝对值与换流站侧电压高频分量的最大绝对值比值大于阈值k
set1
，则判定直流电缆故障。
[0022]根据反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，判断直流电缆故障方向，包括：
[0023]计算反向电压行波A高频瞬态分量的最大绝对值；
[0024]计算各个反向电压行波B高频瞬态分量的最大绝对值；
[0025]若反向电压行波A高频瞬态分量的最大绝对值与各个反向电压行波B高频瞬态分量的最大绝对值比值均大于阈值k
set2
，则判定为正方向故障，否则为反方向故障。
[0026]反向电压行波A高频瞬态分量的表达式为，
[0027]u
sb_hf
‑
i
dc1_hf
·
Z
c1
[0028]其中，u
sb_hf
为直流电抗器母线侧电压高频分量，i
dc1_hf
为直流电缆Cable1电流的高频分量，Z
c1
是直流电缆Cable1的波阻抗，直流电缆Cable1为被保护直流电缆；
[0029]反向电压行波B高频瞬态分量的表达式为，
[0030]u
sb_hf
‑
i
dcl_hf
·
Z
cl
[0031]其中，i
dcl_hf
为直流电缆Cable
l
电流的高频分量，l∈[2,n]，n为直流电缆总数，直流电缆Cable2～Cable
n
均为背侧直流电缆，Z
cl
是直流电缆Cable
l
的波阻抗
[0032]根据判断结果和接收到的对端保护判断结果，确定故障为本端保护外部故障或内部故障，包括：
[0033]若判断结果为正方向故障、且接收到的对端保护判断结果也为正方向故障，则故障为本端保护内部故障，否则故障为本端保护外部故障。
[0034]一种纵联保护系统，包括：
[0035]保护启动判断模块：根据系统正常运行期间的电压和电流，判断本端保护和对端保护是否都启动；其中，电压包括直流电抗器母线侧电压和换流站侧电压，电流包括各直流电缆上的电流；
[0036]高频分量获取模块：若本端保护和对端保护都启动，获取电压和电流的高频分量；
[0037]直流电缆故障判断模块：根据直流电抗器母线侧电压高频分量和换流站侧电压高频分量，判断是否直流电缆故障；
[0038]高频瞬态分量计算模块：若直流电缆故障、且存在一条直流母线连接多条直流电缆的情况，根据电压和电流的高频分量，计算反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量；其中，反向电压行波A为本端保护安装处的反向电压行波，反向电压行波B为背侧直流电缆出口上的反向电压行波；
[0039]故障方向判断模块：根据反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，
判断直流电缆故障方向，并将判断结果发送给对端；
[0040]故障确定模块：根据判断结果和接收到的对端保护判断结果，确定故障为本端保护外部故障或内部故障。
[0041]保护启动判断模块包括：
[0042]测量模块：测量系统正常运行期间的电压和电流；
[0043]绝对值计算模块：计算电压对时间导数的绝对值和电流对时间导数的绝对值；
[0044]第一判断模块：若电压对时间导数的绝对值大于阈值Δ1、或者电流对时间导数的绝对值大于阈值Δ2，则判定本端保护和对端保护都启动。
[0045]高频分量获取模块：若本端保护和对端保护都启动，对电压和电流进行高通滤波，获得电压和电流的高频分量。
[0046]直流电缆故障判断模块包括：
[0047]第一最大绝对值模块：计算直流电抗器母线侧电压高频分量的最大绝对值；
[0048]第二最大绝对值模块：计算换流站侧电压高频分量的最大绝对值；
[0049]第二判断模块：若直流电抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵联保护方法，其特征在于，包括：根据系统正常运行期间的电压和电流，判断本端保护和对端保护是否都启动；其中，电压包括直流电抗器母线侧电压和换流站侧电压，电流包括各直流电缆上的电流；若本端保护和对端保护都启动，获取电压和电流的高频分量；根据直流电抗器母线侧电压高频分量和换流站侧电压高频分量，判断是否直流电缆故障；若直流电缆故障、且存在一条直流母线连接多条直流电缆的情况，根据电压和电流的高频分量，计算反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量；其中，反向电压行波A为本端保护安装处的反向电压行波，反向电压行波B为背侧直流电缆出口上的反向电压行波；根据反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，判断直流电缆故障方向，并将判断结果发送给对端；根据判断结果和接收到的对端保护判断结果，确定故障为本端保护外部故障或内部故障。2.根据权利要求1所述的一种纵联保护方法，其特征在于，根据系统正常运行期间的电压和电流，判断本端保护和对端保护是否都启动，包括：测量系统正常运行期间的电压和电流；计算电压对时间导数的绝对值和电流对时间导数的绝对值；若电压对时间导数的绝对值大于阈值Δ1、或者电流对时间导数的绝对值大于阈值Δ2，则判定本端保护和对端保护都启动。3.根据权利要求1所述的一种纵联保护方法，其特征在于，若本端保护和对端保护都启动，获取电压和电流的高频分量，包括：若本端保护和对端保护都启动，对电压和电流进行高通滤波，获得电压和电流的高频分量。4.根据权利要求1所述的一种纵联保护方法，其特征在于，根据直流电抗器母线侧电压高频分量和换流站侧电压高频分量，判断是否直流电缆故障，包括：计算直流电抗器母线侧电压高频分量的最大绝对值；计算换流站侧电压高频分量的最大绝对值；若直流电抗器母线侧电压高频分量的最大绝对值与换流站侧电压高频分量的最大绝对值比值大于阈值k
set1
，则判定直流电缆故障。5.根据权利要求1所述的一种纵联保护方法，其特征在于，根据反向电压行波A和各个反向电压行波B的高频瞬态分量，判断直流电缆故障方向，包括：计算反向电压行波A高频瞬态分量的最大绝对值；计算各个反向电压行波B高频瞬态分量的最大绝对值；若反向电压行波A高频瞬态分量的最大绝对值与各个反向电压行波B高频瞬态分量的最大绝对值比值均大于阈值k
set2
，则判定为正方向故障，否则为反方向故障。6.根据权利要求1或5所述的一种纵联保护方法，其特征在于，反向电压行波A高频瞬态分量的表达式为，u
sb_hf
‑
i
dc1_hf
·
Z
c1
其中，u
sb_hf
为直流电抗器母线侧电压高频分量，i
dc1_hf
为直流电缆Cable1电流的高频分量，Z
c1
是直流电缆Cable1的波阻抗，直流电缆Cable1为被保护直流电缆；反向电压行波B高频瞬态分量的表达式为，u
sb_hf
‑
i
dcl_hf
·
Z
cl
其中，i
dcl_hf
为直流电缆Cable
l
电流的高频分量，l∈[2,n]，n为直流电缆总数，直流电缆Cable2～Cable
n
均为背侧直流电缆，Z
cl
是直流电缆Cable
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴通华，戴魏，姚刚，李新东，吴丹，侯小凡，郑坤承，赵志强，李斌，何佳伟，于洋，汪伟，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司国网电力科学研究院有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司天津大学国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：