多端柔性直流輸電線路故障的快速識(shí)別對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。目前,直流線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)未考慮電容電流的影響,其速動(dòng)性的欠缺導(dǎo)致其僅用作后備保護(hù)。為解決該問(wèn)題,提出了一種足夠靈敏、且能夠在超短時(shí)間窗內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別的縱聯(lián)保護(hù)原理。首先,基于貝瑞隆模型,對(duì)電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)償。其次,計(jì)及模型法對(duì)參數(shù)較為敏感這一不利因素,設(shè)計(jì)了保護(hù)浮動(dòng)門檻。最后,基于區(qū)內(nèi)/外故障情況下電流推演值與原始值間的Hausdorff距離存在差異性的特征,提出了一種多端柔性直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)原理。理論分析及仿真結(jié)果表明,所提的保護(hù)原理能靈敏、可靠地實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障的識(shí)別,并且在速動(dòng)性指標(biāo)上能夠滿足柔性直流輸電系統(tǒng)的要求。 

【文章來(lái)源】：電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2020,48(14)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

多端柔性直流電網(wǎng)示意圖

-134-電力系統(tǒng)保護(hù)與控制波動(dòng)導(dǎo)致的Hausdorff距離相對(duì)其真值的相對(duì)誤差分布，如圖3所示。圖3模型誤差系數(shù)變化情況Fig.3Variationofmodelerrorcoefficient由圖3可知，當(dāng)電阻與波阻抗參數(shù)同時(shí)出現(xiàn)最大正誤差時(shí)，Hausdorff距離的變化率最大為4.64%，即模型誤差系數(shù)errorK可取為0.05。此外，互感器傳變誤差參數(shù)和模型誤差參數(shù)進(jìn)行求和的整定方法具有良好的裕度。實(shí)際上兩種誤差不能認(rèn)為完全獨(dú)立，對(duì)兩種參數(shù)求和的方法基本符合傳統(tǒng)繼電保護(hù)的整定原則，有效地保障了本方案保護(hù)的可靠性和安全性。4仿真驗(yàn)證4.1仿真模型基于PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真軟件，建立張北四端VSC-MTDC輸電系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均與張北工程中一致。如圖2所示，記多端柔性直流輸電線路編號(hào)為L(zhǎng)ine1、Line2、Line3、Line4，其長(zhǎng)度分別為184.4km、101km、131.1km、78.3km。保護(hù)采樣頻率為50kHz，Hausdorff時(shí)間窗的長(zhǎng)度為2ms(相當(dāng)于100個(gè)采樣點(diǎn))。以長(zhǎng)度為184.4km的線路Line1為研究對(duì)象，分別對(duì)所提出原理在區(qū)內(nèi)/區(qū)外線路故障場(chǎng)景、金屬性/高阻線路故障下保護(hù)的動(dòng)作性能展開研究及分析。4.2系統(tǒng)正常運(yùn)行及區(qū)外故障分析算例1：系統(tǒng)正常運(yùn)行記系統(tǒng)于t=0ms時(shí)刻處于正常運(yùn)行狀態(tài)。利用貝瑞隆模型對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償后，可以由線路m端的線模電壓電流時(shí)間序列計(jì)算得到n端的線模電流的推演值，如圖4所示。其中圖4(a)給出了電流真實(shí)值與推演值的波形示意圖，圖4(b)為此時(shí)所提出判據(jù)的動(dòng)作情況�？梢娤到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，圖4(a)中n側(cè)模電流實(shí)際值與推演值的波形完全重合。圖4(b)中，

?t=0ms時(shí)刻處于正常運(yùn)行狀態(tài)。利用貝瑞隆模型對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償后，可以由線路m端的線模電壓電流時(shí)間序列計(jì)算得到n端的線模電流的推演值，如圖4所示。其中圖4(a)給出了電流真實(shí)值與推演值的波形示意圖，圖4(b)為此時(shí)所提出判據(jù)的動(dòng)作情況�？梢娤到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，圖4(a)中n側(cè)模電流實(shí)際值與推演值的波形完全重合。圖4(b)中，保護(hù)的Hausdorff距離值(H值)的曲線完全處于浮動(dòng)整定門檻曲線下方，不滿足保護(hù)判據(jù)式(15)，保護(hù)能夠在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)保持可靠不動(dòng)作。圖4正常運(yùn)行仿真結(jié)果圖Fig.4Simulationresultsofnormaloperation算例2：Line3中點(diǎn)極間短路故障，金屬性考慮區(qū)外嚴(yán)重故障場(chǎng)景，設(shè)置Line3線路中點(diǎn)處發(fā)生極間金屬性短路故障，記系統(tǒng)故障時(shí)刻為t=0ms。此時(shí)對(duì)于線路Line1的保護(hù)而言，該故障屬于區(qū)外故障，應(yīng)要求本條線路的保護(hù)可靠不動(dòng)作。當(dāng)未補(bǔ)償電容電流時(shí)，記錄線路Line1兩端線模電流測(cè)量值。利用貝瑞隆模型對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償后，可以由線路m端的線模電壓電流時(shí)間序列計(jì)算得到其經(jīng)過(guò)線路(Line1)全長(zhǎng)傳播到n端的線模電流的推演值。未補(bǔ)償電容電流時(shí)線路兩端線模電流波形及判據(jù)動(dòng)作情況如圖5(a)、圖5(b)所示，補(bǔ)償電容電流后n側(cè)線模電流推演值與測(cè)量值(真實(shí)值)的波形及判據(jù)動(dòng)作情況如圖5(c)、圖5(d)所示。由圖5(a)可見，未補(bǔ)償電容電流時(shí)，線路兩端電流波形差異性較大，兩路波形具有較低的波形相似度。圖5(b)中，較大的差異性會(huì)導(dǎo)致Hausdorff距離值(H值)大于整定門檻setH，從而會(huì)造成區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)。Line3發(fā)生故障時(shí)，故障支路不會(huì)破壞Line1貝瑞隆模

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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