一种特高压直流阀短路保护快速整定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种特高压直流阀短路保护快速整定方法及装置，所述方法包括：选取特高压直流运行方式；在每种运行方式下，分别就区内故障和近点区外故障仿真出一组故障数据；每种运行方式所对应的启动电流

【技术实现步骤摘要】
一种特高压直流阀短路保护快速整定方法及装置


[0001]本专利技术涉及特高压直流系统阀短路保护领域，更具体涉及一种特高压直流阀短路保护快速整定方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，为解决我国资源分布与生产力分布的时空差异问题，特高压直流输电迎来了飞速发展。然而，特高压直流系统拓扑结构复杂、运行方式灵活，且包含大量的非线性元件，造成保护定值整定难度越来越大；此外，可再生能源在电力系统中占比不断提高，其出力波动性大的特性使得特高压直流运行方式的调整日益增多，以上因素导致传统基于经验公式确定的定值性能难以满足系统安全的需求。
[0003]特高压直流系统电压等级高，输送功率大，正确快速的切除故障对于送端和受端电力系统的安全稳定运行至关重要，所以必须保证保护定值时刻处于合适的定值区间之内，具有足够的安全裕度，区内故障时能够正确快速动作，区外故障和扰动情况时能够可靠不动作。
[0004]特高压直流控制方式灵活、快速，可以减少或避免大量过网潮流，按照送、受两端运行方式变化而改变潮流。但是，保护定值如不能随着运行方式的改变而及时调整，就会导致继电保护的灵敏性或可靠性不能满足运行要求。换流阀在直流工程起着交变直、直变交的枢纽点作用，是直流输电系统最为重要的元件。阀短路保护作为阀区的主保护之一，保护范围包括阀区短路故障和换流变直流侧相间短路故障，进行合理的定值配置，对于保护换流器的设备安全和保障直流系统的正常运行具有重要意义。
[0005]当前的阀短路保护整定方法主要有依据传统直流的经验公式或通过仿真验证确定。《DL/T 277
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2012高电压直流输电系统控制保护整定技术规程》规定，采用制动特性的阀短路保护的原理如以下公式所示，其中包含启动电流和制动电流比例系数两个参数。其中启动电流定值是在躲过系统短时过负荷情况下的测量误差前提下，通过仿真实验确定；制动电流比例系数的整定考虑躲过区外最严重故障时，通过仿真实验确定。两个参数相互影响，基于传统经验公式方法确定的保护定值整定难以满足当前特高压直流灵活的运行方式，不但会影响特高压直流的功率输送，还会对特高压直流系统的安全稳定运行造成威胁。
[0006][0007]式中：IDC 1P和IDC 1N分别为换流器进出口电流，IVYH和IVDH分别为星型和三角形换流变阀侧电流最大值，Isc_set为启动电流，k_set为制动电流比例系数。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于基于传统经验公式方法确定的保护定值整定难以满足当前特高压直流灵活的运行方式，不但会影响特高压直流的功率输送，还会对特高压直流系统的安全稳定运行造成威胁。
[0009]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，所述方法包括：
[0010]步骤一：选取特高压直流运行方式；
[0011]步骤二：在每种运行方式下，分别就区内故障和近点区外故障仿真出一组故障数据；
[0012]步骤三：基于故障数据计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间以及启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围，将启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围分别划分为多个区间，每种运行方式所对应的启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set分别选择划分好的区间中的一个作为最终取值区间；
[0013]步骤四：通过卷积神经网络学习运行方式与每种运行方式对应的定值区间之间的配合关系，得到最终的神经网络模型；
[0014]步骤五：实时采集运行方式对应的特征量，输入神经网络模型，得到对应的定值区间。
[0015]本专利技术考虑了运行方式对保护定值的影响，针对每种运行方式分别仿真生成一组故障数据，并基于仿真故障数据计算出阀短路保护定值范围，利用卷积神经网络从海量的定值数据中学习阀短路保护定值范围与运行方式之间的配合关系，不需要通过复杂的仿真计算就能够直接确定运行方式对应的保护定值范围，从而克服传统经验方法定值单一、适应性差的问题，提高保护动作的可靠性，保障特高压直流系统的安全稳定运行。
[0016]进一步地，所述步骤一包括：
[0017]将接地电阻、互感器误差、运行电压、接线方式、直流输送功率以及故障持续时间这些运行参数进行排列组合形成大批量的特高压直流运行方式。
[0018]进一步地，所述步骤二包括：
[0019]根据换流站实际运行参数，构建特高压直流数字孪生模型；
[0020]基于步骤一中所确定的运行方式组合，在每种运行方式下，分别就区内故障和近点区外故障仿真出一组故障数据，每组故障数据由14个仿真结果构成。
[0021]进一步地，所述步骤三中计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间，包括：
[0022]利用步骤二中每种运行方式下所对应14个仿真结果，基于区内保护正确动作和区外保护正确不动作的原则，并考虑可靠系数和灵敏系数的情况下，通过matlab编程计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间。
[0023]进一步地，所述步骤三中计算出启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围，包括：
[0024]运行方式n的情况下，启动电流Isc_set、制动电流比例系数k_set所对应的区间分别为(I_n_min,I_n_max)、(K_n_min,K_n_max)，n取[1,2700]之间的整数，在计算出所有运行方式对应的定值区间后，通过公式(1)得到启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围(I_min,I_max)、(k_min,k_max)。
[0025][0026]更进一步地，所述步骤三中将启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围分别划分为多个区间，包括：
[0027]根据定值的整体分布情况，将启动电流Isc_set划分为6个区间，分别为(I_min_1,I_max_1)、(I_min_2,I_max_2)、(I_min_3,I_max_3)、(I_min_4,I_max_4)、(I_min_5,I_max_5)、(I_min_6,I_max_6)，分别编号I1
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I6；
[0028]将k_set取值划分为5个区间，分别为(k_min_1,k_max_1)、(k_min_2,k_max_2)、(k_min_3,k_max_3)、(k_min_4,k_max_4)、(k_min_5,k_max_5)，分别编号K1
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K5。
[0029]更进一步地，所述步骤三中定值区间的划分必须满足以下2个条件：
[0030]1)每种运行方式所对应的启动电流Isc_set定值区域至少包含上述启动电流Isc_set所划分6个区间中的一个，如公式(2)所示；以及每种运行方式所对应的制动电流比例系数k_set定值区域至少包含上述制动电流比例系数k_set所划分5个区间中的一个，如公式(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一：选取特高压直流运行方式；步骤二：在每种运行方式下，分别就区内故障和近点区外故障仿真出一组故障数据；步骤三：基于故障数据计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间以及启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围，将启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围分别划分为多个区间，每种运行方式所对应的启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set分别选择划分好的区间中的一个作为最终取值区间；步骤四：通过卷积神经网络学习运行方式与每种运行方式对应的定值区间之间的配合关系，得到最终的神经网络模型；步骤五：实时采集运行方式对应的特征量，输入神经网络模型，得到对应的定值区间。2.根据权利要求1所述的一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述步骤一包括：将接地电阻、互感器误差、运行电压、接线方式、直流输送功率以及故障持续时间这些运行参数进行排列组合形成大批量的特高压直流运行方式。3.根据权利要求1所述的一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述步骤二包括：根据换流站实际运行参数，构建特高压直流数字孪生模型；基于步骤一中所确定的运行方式组合，在每种运行方式下，分别就区内故障和近点区外故障仿真出一组故障数据，每组故障数据由14个仿真结果构成。4.根据权利要求1所述的一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述步骤三中计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间，包括：利用步骤二中每种运行方式下所对应14个仿真结果，基于区内保护正确动作和区外保护正确不动作的原则，并考虑可靠系数和灵敏系数的情况下，通过matlab编程计算出每种运行方式阀短路保护所对应的定值区间。5.根据权利要求1所述的一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述步骤三中计算出启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围，包括：运行方式n的情况下，启动电流Isc_set、制动电流比例系数k_set所对应的区间分别为(I_n_min,I_n_max)、(K_n_min,K_n_max)，n取[1,2700]之间的整数，在计算出所有运行方式对应的定值区间后，通过公式(1)得到启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围(I_min,I_max)、(k_min,k_max)。6.根据权利要求5所述的一种特高压直流阀短路保护快速整定方法，其特征在于，所述步骤三中将启动电流Isc_set和制动电流比例系数k_set的定值分布范围分别划分为多个区间，包括：根据定值的整体分布情况，将启动电流Isc_set划分为6个区间，分别为(I_min_1,I_
max_1)、(I_min_2,I_max_2)、(I_min_3,I_max_3)、(I_min_4,I_max_4)、(I_min_5,I_max_5)、(I_min_6,I_max_6)，分别编号I1
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I6；将k_set取值划分为5个区间，分别为(k_min_1,k_max_1)、(k_min_2,k_max_2)、(k_min_3,k_max_3)、(k_min_4,k_max_4)、(k_min...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙辉，龚庆武，彭勃，俞斌，张军，刘孝辉，张豪杰，乔卉，刘栋，高博，徐斌，汪玉，丁津津，张峰，汪勋婷，谢毓广，王同文，谢民，汪伟，邵庆祝，罗沙，谢佳，张骏，于洋，李晓彤，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司武汉大学国网安徽省电力有限公司超高压分公司南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
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