【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流输电系统继电保护领域，特别涉及一种不依赖线路边界的混合多端直流电网控制保护协同故障处理方法。
技术介绍
1、基于电网换相换流器(lcc)的常规直流输电具有经济性优势且控制简单，然而其逆变侧换流站存在换相失败风险，影响系统安全稳定运行。基于模块化多电平换流器(mmc)的柔性直流电网控制相对复杂，电网建设成本相对较高，但不存在换相失败风险，从而大大提高了电网的运行稳定性和可靠性。因此，兼顾常规直流电网和柔性直流电网的优势，混合多端直流电网被认为是未来高压直流电网的重要发展趋势。
2、混合多端直流电网保护配置借鉴了传统常规高压直流电网和柔性直流电网保护配置，然而传统单端量保护方法无法直接适用于混合多端直流电网。例如，传统常规直流电网一般在直流线路出口装设平波电抗器和直流滤波器。由于平波电抗器和直流滤波器对故障行波的阻碍作用，将使得区外故障时的故障行波幅值远小于区内故障的故障行波幅值。因此，广泛应用于传统常规直流电网的行波保护方法可以利用电压行波(电压)幅值或者变化率实现区内、区外故障的可靠识别。相较于常规直流换流站，柔性直流换流站对波形的调制效果较好，因此柔性直流电网线路出口无需装设大量的直流滤波器。但是，为故障后抑制电流快速上升，柔性直流电网线路出口一般需要安装限流电抗器，这也为柔性直流电网线路保护提供了天然的边界，从而使得基于线路边界的保护方法能够可靠识别故障区段。然而，对于混合多端直流电网，当换流站采用具有自清除能力的子模块时，考虑其本身具有故障限流功能，因此无需在每条线路出口安装限流电抗器，如图1
3、目前，对于混合多端直流电网的柔性直流端而言，直流线路两端将不再存在线路边界，从而常规直流电网和柔性直流电网中的基于线路边界的单端量保护方案无法区分本线路故障和相邻线路出口故障。
4、因此，设计一种不依赖线路边界的、基于单端电气量的混合多端直流电网控制保护系统故障处理方案是本专利技术亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对不存在限流电抗器等线路边界的混合多端直流电网，提出了基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，基于单端电气信息量的控制与保护协同直流故障处理的策略设计，实现直流故障线路的可靠辨识，为健全网络的快速恢复提供了技术基础。
2、本专利技术利用以下技术方案实现：
3、一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，通过换流站s1、换流站s2和换流站s3的控制与保护协同策略实现了混合多端直流输电网中的未配置边界元件的换流站s1两条直流线路的故障辨识与处理；该方法包括：
4、首先执行换流站s1内的控制与保护协同策略，具体步骤如下：
5、步骤1-1、测量换流站s1出口直流电抗器线路侧直流电压u1_l，测量换流站s2和换流站s3出口直流电抗器线路侧直流线路电流i1_2和i1_3，若满足|du1_l/dt|>δ1或者|di1_2/dt|>δ2或者|di1_3/dt|>δ2其中之一，则保护启动，记保护启动时刻为t0，δ1表示基于电压变化率模值保护启动门槛值，δ2表示基于电流变化率模值保护启动门槛值，t表示时间；
6、步骤1-2、利用步骤1-1测量到的所述直流线路电流i1_2和i1_3和换流站s1出口直流电抗器线路侧直流电压u1_l，分别计算得到保护时窗内直流线路l1和l2出口的正反向行波幅值比ktw1、ktw2；
7、步骤1-3、利用时域行波方向保护判据识别故障方向：若线路l1出口位置的正反向行波幅值比满足ktw1<kset_tw，则故障发生于直流线路l1侧，为正向故障，进入步骤1-4；其中，kset_tw为行波方向保护判据整定值；若线路l1出口位置的正反向行波幅值比不满足ktw1<kset_tw，则故障未发生于直流线路l1侧；进一步识别故障是否发生于直流线路l2侧，若ktw2<kset_tw，则故障发生于直流线路l2侧，为正向故障，进入步骤1-4；若ktw1≥kset_tw且ktw2≥kset_tw，则故障发生于保护背侧，即直流线路l1和l2上均不存在故障，为反向故障；
8、步骤1-4、对于识别故障发生于直流线路l1侧和直流线路l2侧的情况，利用小波算法提取直流线路l1侧、直流线路l2侧直流暂态电压ul_t、u2_t，据此计算暂态电压能量eu1、eu2，如下式所示：
9、
10、利用暂态电压能量保护判据分析故障是否发生于直流线路：若步骤1-3中识别为直流线路l1侧故障，则当满足eu1>eset1时，为直流线路故障，进入步骤1-5；否则为非直流线路故障，直流线路l1保护策略处理过程结束；若步骤1-3中识别为直流线路l2侧故障，则当满足eu2>eset2时，为直流线路故障，进入步骤1-5；否则为非直流线路故障，直流线路l2侧保护策略流程结束；
11、步骤1-5、若步骤1-4中判断为直流线路l1侧或直流线路l2侧发生故障，则快速闭锁换流站，实现故障电流的快速清除；于故障电流清除后，断开故障所在线路的隔离开关，断开隔离开关sw1或sw2，延时δt1后解锁换流站s1，建立直流场电压，所述换流站s1内的控制与保护协同策略流程结束；
12、之后执行换流站s2/s3内的控制与保护协同策略，具体步骤如下：
13、步骤2-1、测量换流站s2/s3出口直流电抗器线路侧直流电压u2_l/u3_l、换流站s2/s3侧直流电压u2_s/u3_s，测量换流站s2和换流站s3出口直流电抗器线路侧直流线路直流电流i2_1/i3_1，如果满足|du2_l/dt|/|du3_l/dt|>δ1或者|di2_1/dt|/|di3_1/dt|>δ2，则保护启动，记保护启动时刻为t0；
14、步骤2-2、利用测量的直流电抗器线路侧直流电压和换流站侧直流电压，分别用小波算法提取得到直流电抗器线路侧的暂态电压ul_t和换流站s1侧的暂态电压us_t，在此基础上计算直流电抗器两侧暂态电压幅值比ku；
15、步骤2-3、利用暂态电压幅值比的方向保护判据识别故障方向：若直流电抗器两侧暂态电压幅值比满足ku>kset_u，则故障发生于直流电抗器线路侧，进入步骤2-4；若直流电抗器两侧暂态电压幅值比不满足ku>kset_u，则故障发生于直流电抗器换流站侧，而非直流线路故障，保护策略处理过程结束；
16、步骤2-4、当保护识别故障发生于直流线路侧后，利用直流暂态电压能量保护判据进一步确定故障是否发生于直流线路l1和线路直流l2；即利用小波算法提取线路侧直流暂态电压ul_t，计算暂态电压能量eu，若满足eu>eset3，则为直流线路故障，进入步骤2-5；否则为非直流线路故障，保护策略处理过程结束；
1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，通过换流站S1、换流站S2和换流站S3的控制与保护协同策略实现了混合多端直流输电网中的未配置边界元件的换流站S1两条直流线路的故障辨识与处理；该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，所述保护时窗选取在[t0,t0+min(2l1/v，2l2/v))范围内，l1、l2分别为线路L1和线路L2的长度。
3.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，直流线路L1和L2出口的正反向行波幅值比的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，直流线路L1侧、直流线路L2侧的暂态电压能量保护判据整定值Eset1、Eset2的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，所述直流电抗器两侧暂态电压幅值比KU的计算公式如下：
6.根据权利要求1所
...【技术特征摘要】
1.一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，通过换流站s1、换流站s2和换流站s3的控制与保护协同策略实现了混合多端直流输电网中的未配置边界元件的换流站s1两条直流线路的故障辨识与处理；该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，所述保护时窗选取在[t0,t0+min(2l1/v，2l2/v))范围内，l1、l2分别为线路l1和线路l2的长度。
3.根据权利要求1所述的一种基于混合直流电网控制与保护协同策略的故障处理方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晔，贾娜，王海洋，刘磊，张胜博，陈炳如，赵汉卿，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。