一種適用于混合三端直流系統(tǒng)的差動保護方案

高淑萍,曾子璇,宋國兵,段必聰,姜元月

(1.西安科技大學電氣與控制工程學院,710054,西安;2.西安交通大學電氣工程學院,710049,西安)

近年來,高壓直流輸電(HVDC)因具有遠距離大功率傳輸、線路造價低等優(yōu)點,在電力系統(tǒng)中被逐步重視及應用,然而仍然存在一些急待解決的技術難題。其中,傳統(tǒng)HVDC系統(tǒng)中的換相失敗[1-2]是造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差的原因之一。

為了解決換相失敗問題,混合多端直流輸電系統(tǒng)[3]成為目前新的研究方向之一。該系統(tǒng)是一種新型的直流輸電拓撲結(jié)構(gòu),結(jié)合了電網(wǎng)換相換流器(LCC)和模塊化多電平換流器(MMC)兩者的優(yōu)勢,能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點受電的遠距離大容量輸送[4],具有良好的工程應用前景。但是,由于混合多端直流輸電阻抗小,故障電流幅值大、上升速度快等因素[5],低慣性直流電網(wǎng)直流側(cè)一旦發(fā)生短路故障,各換流站立即向故障點饋入短路電流,使得保護難以快速地識別故障區(qū)域并動作。因此,混合多端直流輸電線路的保護是混合多端直流輸電發(fā)展的關鍵技術之一。

目前,我國的傳統(tǒng)直流線路保護主要為行波保護、微分欠壓保護、差動保護[6]等。行波保護可靠性差,易受到波頭信息提取不準確、高阻接地故障等因素影響。因此,將傳統(tǒng)直流線路保護應用在混合多端直流線路時,存在適應性問題,需要研究更高性能的保護方案。文獻[7]提出了基于電流突變量的單端保護,雖然該方案可以快速可靠地區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障,但其門檻值整定的理論依據(jù)不足;文獻[8]基于輸電線路兩端的縱向阻抗,提出了一種多端線路差動保護的改進算法,但其存在測量量較多的問題;文獻[9]根據(jù)故障元件的差動電流極性特性,提出了故障全過程差動保護原理,然而該方案受直流濾波器放電及交流側(cè)故障特征諧波影響,故障分量的波動可能會造成誤動;文獻[10]提出了一種基于電流突變率的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護方案,利用HVDC線路中的電流突變率和特定頻率下DC濾波器組來識別故障位置;文獻[11]提出了基于Hausdorff距離算法的自適應線路差動保護方案,具有自適應、免整定的優(yōu)良特性;文獻[12]提出了基于Hausdorff距離算法的發(fā)變組大差保護新判據(jù),該方案以線路兩端額定電流相位相差90°時的Hausdorff距離作為保護判據(jù),整定過程簡單方便且不受系統(tǒng)參數(shù)影響;文獻[13]提出了一種基于Hausdorff距離比較的快速縱聯(lián)保護算法,該算法未考慮互感器不平衡電流造成的影響。

Hausdorff算法是一種快速波形相似度比較算法,在醫(yī)學病理診斷方面得到了廣泛應用。因該算法具有原理簡單、時間窗短、計算量小、能針對性地識別波形特征、對于波形之間的差異識別靈敏度高的優(yōu)點,目前國內(nèi)已有專家學者將其初步應用在線路縱聯(lián)保護、變壓器保護等領域[11-13]。文獻[14]提出了一種新型圖像匹配方案,由基于SIFT特征提取方法的遺傳算法與Hausdorff距離算法相結(jié)合而成,其匹配精度高、匹配速度快、抗干擾性強,但算法較復雜;文獻[15]提出了一種以變壓器勵磁涌流和故障差流兩者間Hausdorff距離為判據(jù)的變壓器保護方案,此方案的抗干擾性強且計算簡單;文獻[16]提出了一種基于Hausdorff算法的母線保護算法,該算法將動作平面劃分為3區(qū)域以自適應區(qū)分區(qū)外故障、電流互感器飽和及區(qū)內(nèi)故障,具有簡單、不需要整定的優(yōu)點;文獻[17]提出了一種適應于主動配電網(wǎng)的Hausdorff距離算法,適用于非精準同步的配電網(wǎng)絡,提高了保護的可靠性。

綜上所述,為保證混合三端直流輸電系統(tǒng)的安全可靠運行,本文基于文獻[14-17],對昆柳龍混合直流輸電線路及T區(qū)母線進行差動保護研究,提出了利用改進Hausdorff距離算法的差動保護方案。該保護方案可以實現(xiàn)故障區(qū)域的判別,并實現(xiàn)區(qū)內(nèi)外故障的判別及故障極的識別,提升了并聯(lián)型混合三端直流輸電線路差動保護的性能。采用PSCAD建立混合三端直流輸電系統(tǒng)模型,利用MATLAB對故障數(shù)據(jù)進行處理,對保護方案進行仿真驗證。仿真結(jié)果表明所提保護方案正確有效。

1 T型混合三端直流輸電系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

昆柳龍直流工程的并聯(lián)型三端直流系統(tǒng)采用±800 kV混合三端直流輸電系統(tǒng)。整流站采用由兩組12脈沖換流器串聯(lián)而成的LCC,逆變側(cè)兩個換流站均采用MMC結(jié)構(gòu)。直流線路總長1 452 km,線路1長932 km,線路2長520 km。

圖1是并聯(lián)型三端混合直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),直流輸電線路的平波電抗器為天然的物理邊界,HVDC輸電線路保護分為區(qū)內(nèi)、區(qū)外兩部分。a、b、c、d、a′、b′、c′、d′分別為各線路正極與負極出口側(cè)的保護安裝處,Z為交流側(cè)的等值電抗。f1～f20為不同種類的故障點,將在4.1小節(jié)表1中具體介紹。

圖1 并聯(lián)型三端混合直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 T區(qū)母線結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)直流線路相比,圖1等值電路模型的最大特點在于T區(qū)的存在。又因逆變側(cè)存在MMC結(jié)構(gòu),故需保護動作快速切除故障。

對于不同拓撲結(jié)構(gòu)的MMC,其線路故障的特性不同,但是故障初始階段都是以電容放電為主導,伴隨少量的交流饋入[18]。因此,在對T區(qū)進行故障分析時,可將MMC換流器等效成一個RLC串聯(lián)阻抗[19]。

2 直流線路故障保護原理

2.1 相模變換矩陣

對于直流正負雙極間存在的電磁耦合,采用相模變換將各電氣量從相域轉(zhuǎn)換到模域進行研究。以線路1為例,對直流線路電氣量相模解耦得到

(1)

式中:I0與I1分別為直流線路的零模電流和線模電流;Ia與Ia′分別為直流線路首端的正極電流與負極電流;S為模相變換矩陣;S-1是S的逆矩陣,為相模變換矩陣。

零模電氣量在正負極線路間不能形成環(huán)流,只能流入大地,且零模分量在傳播的過程中衰減較為嚴重。在直流線路中,只有發(fā)生單極接地故障時,線路上才含有零模分量。然而,對于不同的故障類型,線模分量卻可以充分應對。因此,本文對線路的線模分量進行提取分析,構(gòu)成線路區(qū)域故障判據(jù)。

2.2 故障區(qū)域判別原理

圖1中,對于任意一條線路,規(guī)定電流由母線流向線路為參考方向。當非T區(qū)發(fā)生故障時,可得其故障分量等效圖,如圖2所示。圖2中:U1f是故障點處附加線模電壓源;Z1和Z2分別為線路1和線路2兩側(cè)的等效阻抗;ΔI1和ΔI2分別為經(jīng)過T區(qū)兩側(cè)的故障暫態(tài)線模電流分量;Rf是故障處的過渡電阻;Ld和Zc等效為T區(qū)的等值阻抗。因ΔI1和ΔI2測量點在T區(qū)母線兩側(cè),其參考方向為T區(qū)母線流向線路。

(a)T區(qū)母線左側(cè)故障

(b)T區(qū)母線右側(cè)故障圖2 非T區(qū)故障等效電路

由圖2a可以看出,當故障發(fā)生在T區(qū)母線左側(cè)時,ΔI1>0,ΔI2<0;由圖2b可以看出,當故障發(fā)生在T區(qū)母線右側(cè)時,ΔI1<0,ΔI2>0。

T區(qū)母線故障等效電路如圖3所示?？梢钥闯?當故障發(fā)生在T區(qū)母線處時,ΔI1<0,ΔI2<0。

圖3 T區(qū)母線故障等效電路

根據(jù)本小節(jié)分析可知,依據(jù)電流ΔI1和ΔI2的大小和方向可以實現(xiàn)T區(qū)故障區(qū)域的判別:當ΔI1>0,ΔI2<0時,T區(qū)母線左側(cè)故障;當ΔI1<0,ΔI2>0時,T區(qū)母線右側(cè)故障;當ΔI1<0,ΔI2<0時,T區(qū)母線故障。

2.3 線路區(qū)正負極電流差動保護原理

區(qū)內(nèi)故障差動保護簡圖如圖4所示。以LCC側(cè)線路1為例,Ib為故障線路末端正極電流。取線路首末兩側(cè)電流電氣量,區(qū)內(nèi)故障時,Ia≠Ib,If=Ia-(-Ib)?0。區(qū)外故障差動保護簡圖如圖5所示。區(qū)外故障時,-Ia=Ib,Ia-(-Ib)=0。

圖4 區(qū)內(nèi)故障差動保護簡圖

圖5 區(qū)外故障差動保護簡圖

故障區(qū)內(nèi)外故障電流仿真圖如圖6所示。可以看出,當區(qū)內(nèi)外故障時,直流線路雙端電流的幅值特征不同。由此,可識別高壓直流輸電線路是否發(fā)生區(qū)內(nèi)外故障。

(a)單極區(qū)內(nèi)故障 (b)單極區(qū)外故障

(c)雙極區(qū)內(nèi)故障 (d)雙極區(qū)外故障圖6 故障區(qū)內(nèi)外故障電流仿真圖

2.4 T區(qū)母線差動保護原理

圖7 T區(qū)母線保護設置點簡圖

2.5 Hausdorff距離算法原理

在較多種類的度量特征匹配方法中,Hausdorff距離算法以其簡單有效的優(yōu)點成為常用的一種算法。Hausdorff距離是一種考慮了空間目標整體形狀且能描述兩個點集之間相似程度的度量。Hausdorff距離沒有建立在逐點對應關系上,而是通過計算2個點集之間的相似程度來衡量點集的匹配程度。因此,Hausdorff距離算法不僅簡化了計算,并且可以快速有效地處理龐大數(shù)量特征點的情況。假設空間內(nèi)存在兩點集分別為

X={x1,x2,x3,…,xp}

(2)

Y={y1,y2,y3,…,yp}

(3)

定義點集X到Y(jié)的雙向Hausdorff距離為

(4)

(5)

式中:‖·‖表示求兩點集之間的距離范數(shù);H(X,Y)為雙向Hausdorff距離;h(X,Y)為從點集X到點集Y的單向Hausdorff距離;h(Y,X)為從點集Y到點集X的單向Hausdorff距離。

式(5)中h(X,Y)代表兩點集間的歐氏距離。對于集合X中的元素任一xi,求取與集合Y中元素的最小距離,然后將所得最小距離集合中的最大距離視作X對Y的Hausdorff單向距離,同理可以計算Y對X的Hausdorff單向距離,兩者中的較大值即為點集X對點集Y的Hausdorff距離,距離越小,則證明兩組點集的相似性越大。

結(jié)合Hausdorff距離與差動保護的算法為:當區(qū)內(nèi)故障時,兩側(cè)電流采樣值的Hausdorff距離將遠大于0,即H(Ia,-Ib)?0;當線路發(fā)生區(qū)外故障或其他區(qū)段線路故障時,理論上Hausdorff距離將重合為0,即H(Ia,-Ib)=0。

Hausdorff距離算法與差動保護結(jié)合的優(yōu)點在于其具有一定的抗非同步能力。當動作電流在非線路區(qū)內(nèi)發(fā)生小幅度相移時,仍然具有辨識能力,使得直流差動保護的準確性提升。但是,由于直流電壓等級高,電磁干擾大,微型計算機保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)易因噪聲過大產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集錯誤。為消除數(shù)據(jù)異常點對Hausdorff距離的影響,引入部分Hausdorff距離[20]:將集合X中的點到集合Y中的點的Hausdorff距離從大到小排序,考慮異常數(shù)據(jù)較少,本文舍棄集合X中Hausdorff距離最大的3個點來減少采樣異常點對Hausdorff距離算法電流差動保護的影響。

根據(jù)2.4和2.5小節(jié)所述,判定T區(qū)正負極故障的Hausdorff距離算法如下。當T區(qū)母線內(nèi)發(fā)生故障時,先對c1、e1兩點求電流和,再用b1點電流與所求電流和作Hausdorff距離差。當T區(qū)母線故障時,H(X,-Y)?0,非T區(qū)母線故障時,H(X,-Y)=0。由此,對于正極和負極,可分別得到

H(X,-Y)=H(Ib1,-(Ic1+Ie1))?0

(6)

H(X′,-Y′)=H(Ib1′,-(Ic1′+Ie1′))?0

(7)

3 基于Hausdorff距離算法的差動保護判據(jù)及流程

3.1 啟動判據(jù)

以線路電流故障后的幅值變化作為啟動判據(jù),公式為

(8)

式中:ΔIp是線路的正極電流變化量;ΔIn是線路負極電流變化量。當線路故障時,電流故障分量發(fā)生較大變化,遠大于0,即Kp1或Kp2大于0,因此設Kset為0.1。當線路電流滿足判據(jù)式(8)時,線路故障保護啟動。

3.2 故障區(qū)域識別判據(jù)

為了解決線路正負極間電磁耦合的影響,對T區(qū)兩側(cè)的采樣電流進行相模變換,得到其線模電流。T區(qū)左右兩側(cè)的線模電流故障分量ΔI1和ΔI2為

(9)

式中:If1和If2為故障后電流的線模分量;In1和In2為正常運行時負荷電流的線模電流。由2.1小節(jié)分析可知,T區(qū)母線故障、T區(qū)母線左側(cè)故障、T區(qū)母線右側(cè)故障的識別判據(jù)分別為

ΔI1<0;ΔI2<0

(10)

ΔI1>0;ΔI2<0

(11)

ΔI1<0;ΔI2>0

(12)

3.3 線路區(qū)內(nèi)外故障識別判據(jù)

根據(jù)故障線路的正極和負極電流識別區(qū)內(nèi)外故障,根據(jù)2.2、2.3小節(jié)分析,以線路1為例,可得

(13)

式中:Kpp表示故障線路正極首末兩端電流Hausdorff距離;Kpn表示故障線路負極首末兩端電流Hausdorff距離;Ib′為故障線路末端負極電流。

依據(jù)混合直流控制特性[21],將區(qū)內(nèi)外故障識別判據(jù)按額定電流IN的0.1倍整定。為可靠區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障,應針對最嚴重的故障情況選取保護整定值,即以區(qū)內(nèi)高阻接地故障躲過區(qū)外金屬性接地故障為整定原則。通過大量仿真實驗可知,故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)和區(qū)外時的Hausdorff距離差異較大(Hausdorff距離算法不要求雙端數(shù)據(jù)嚴格同步)。因此,在保留一定的裕度下,最終區(qū)內(nèi)外判據(jù)選擇為

Kpp<0.7&Kpn<0.7

(14)

若滿足式(14)為區(qū)外故障,若不滿足式(14)則為區(qū)內(nèi)故障。

3.4 線路區(qū)故障選極判據(jù)

3.4.1 正負極故障判據(jù) 當發(fā)生單極故障時,由于線路的耦合作用,健全極也會受到故障極的影響。此時,需要區(qū)分故障極,從而切除故障。按躲過0.1IN整定,保留一定的裕度可得

Kpp>0.7

(15)

Kpp<0.7&Kpn>0.7

(16)

當Kpp>0.7時,判為正極區(qū)內(nèi)故障;當Kpn>0.7且Kpp<0.7時,判為負極區(qū)內(nèi)故障。

3.4.2 單雙極故障判據(jù) 當線路發(fā)生雙極故障時,線路同側(cè)正負極電流幅值波動相同,其Hausdorff距離為0;當線路發(fā)生單極故障時,線路同側(cè)正負極電流幅值波動相差較大,其Hausdorff距離遠遠大于0。以此,構(gòu)成保護判據(jù)

Kpx=H(Ia,-Ia′)<0.005

(17)

式中Kpx為線路首端的正極電流與負極電流的Hausdorff距離。實際中,線路同側(cè)正負極電流幅值存在一定的偏差,因此需對保護判據(jù)留有一定的裕度,本文通過大量仿真實驗,最終設為0.005的閾值。

當Kpx小于0.005時,判定為雙極接地故障,保護動作。整定值Kpx可根據(jù)實際可靠性進行調(diào)整。

3.5 T區(qū)母線故障保護動作判據(jù)

躲過0.1IN整定,保留一定的裕度,可得T區(qū)母線故障保護動作判據(jù)為

(18)

當Kpp′>0.7‖Kpn′>0.7,母線保護動作,切除T區(qū)母線故障;當Kpp′<0.7&Kpn′<0.7,母線保護不動作。

3.6 保護流程

根據(jù)3.1～3.3小節(jié)所設計的混合三端高壓直流線路保護啟動及故障識別判據(jù),可得混合三端高壓直流輸電系統(tǒng)保護算法流程圖,如圖8所示。

圖8 混合三端高壓直流輸電線路保護算法流程

保護算法實現(xiàn)的具體流程為:先進行保護啟動判據(jù),若否,則返回,繼續(xù)采集數(shù)據(jù),若是,則用線模電流故障分量大小判別故障區(qū)域,再用Hausdorff距離算法對故障區(qū)域采集到的數(shù)據(jù)進行處理,得到故障區(qū)域兩端的波形相似度,進行區(qū)內(nèi)外故障識別和區(qū)內(nèi)故障選極,以此實現(xiàn)混合三端系統(tǒng)的差動保護。

4 仿真驗證

區(qū)外故障可分為交流側(cè)故障和換流器出口處直流線路故障,由于后者與區(qū)內(nèi)故障僅隔一個平波電抗器,故障信息較為接近,識別較為困難,所以本文選取的區(qū)外故障為換流器出口處直流線路故障。此時,以區(qū)外最嚴重的故障情況進行仿真,即金屬性接地故障(過渡電阻為0.01 Ω)。

結(jié)合實際情況,設定1 s時發(fā)生接地故障(此時系統(tǒng)已趨于穩(wěn)定),故障持續(xù)時間為0.05 s,采樣頻率為10 kHz。對各線路進行PSCAD仿真,得出不同故障狀態(tài)下單雙極故障線路首末端電流波形。利用Matlab對故障數(shù)據(jù)進行處理,計算同線路兩端線路電流幅值的Hausdorff距離。由于理論上其時間窗更短,故本文取故障后3 ms的數(shù)據(jù)進行計算。

4.1 仿真系統(tǒng)介紹

為測試基于幅值差動保護的Huasdorff距離算法能否滿足昆柳龍直流輸電工程系統(tǒng),本文設置了多個不同種類的故障點f1～f20,如表1所示。

表1 故障位置及故障類型

續(xù)表

4.2 故障區(qū)域判別仿真

不同故障類型下,故障時間為1～1.03 s時,T區(qū)左側(cè)、T區(qū)右側(cè)、T區(qū)母線故障時的線模電流故障分量如圖9～11所示。

圖9 T區(qū)左側(cè)故障時的ΔI1和ΔI2

圖10 T區(qū)右側(cè)故障時的ΔI1和ΔI2

圖11 T區(qū)母線故障時的ΔI1和ΔI2

由圖9～11可以看出:根據(jù)3.1小節(jié)原理能清楚區(qū)分故障發(fā)生區(qū)域;當T區(qū)左側(cè)或T區(qū)右側(cè)發(fā)生故障時,ΔI1與ΔI2異號,檢測其故障極后,保護動作,切除故障;當T區(qū)母線故障時,ΔI1<0,ΔI2<0,由直流母線保護動作切除故障。

4.3 線路區(qū)內(nèi)外故障仿真

為消除數(shù)據(jù)異常點對Hausdorff距離的影響,分別模擬直流輸電線路、T區(qū)母線在區(qū)內(nèi)高阻和區(qū)外金屬性接地情況下的單雙極故障。對PSCAD模擬所取的故障點進行數(shù)據(jù)處理,舍去Hausdorff距離最大的3個點來減少采樣異常點對Hausdorff距離算法電流差動保護的影響。后續(xù)仿真在進行Hausdorff距離算法前,均首先舍去Hausdorff距離最大的3個點來減少采樣值異常點。

將進行過編程處理后的數(shù)據(jù)進行Hausdorff距離運算,可得隨時間變化的Hausdorff距離,如圖12所示,圖中實線為區(qū)內(nèi)故障,虛線為區(qū)外故障?？梢钥闯?當區(qū)內(nèi)發(fā)生單雙極故障時,Kpp大于保護門檻值0.7,保護動作切除故障;當區(qū)外發(fā)生單雙極故障時,Kpp小于保護門檻值,保護不動作。

圖12 區(qū)內(nèi)外故障時的Hausdorff距離

4.4 線路區(qū)故障選極仿真

4.4.1 雙極故障仿真結(jié)果 不同過渡電阻下,T區(qū)左側(cè)、T區(qū)母線、T區(qū)右側(cè)雙極故障時的Hausdorff距離如圖13所示。

圖13 區(qū)內(nèi)雙極故障時的Hausdorff距離

根據(jù)編程算法可得雙極故障的Hausdorff距離,如表2所示。

表2 不同過渡電阻下雙極故障數(shù)據(jù)

由表2和圖13可以看出,Hausdorff距離算法能清楚區(qū)分單雙極故障,本文Kpx的門檻值設為0.005,保護程序中設非門,當Kpx小于0.005時,雙極保護裝置動作。

4.4.2 正極區(qū)內(nèi)外高阻故障 T區(qū)左側(cè)、T區(qū)母線、T區(qū)右側(cè)正極在不同過渡電阻下發(fā)生區(qū)內(nèi)外故障時,Hausdorff距離如圖14所示,圖中實線為區(qū)內(nèi)故障,虛線為區(qū)外故障?？梢钥闯?當區(qū)內(nèi)發(fā)生單極接地故障時(接地電阻為50～500 Ω),Kpp大于保護門檻值,保護動作切除故障;當區(qū)外發(fā)生單極接地故障時,應考慮最嚴重的故障類型——金屬性接地,設其接地電阻為0.01～500 Ω,Kpp小于保護門檻值,保護不動作。

圖14 區(qū)內(nèi)外正極線路故障時的Hausdorff距離

因此,可通過判據(jù)式(14)(15)得出,f2、f6為區(qū)內(nèi)正極故障,f1、f5為區(qū)外故障。

4.4.3 負極區(qū)內(nèi)外高阻故障 當負極線路發(fā)生故障時,用保護判據(jù)式(14)(16)區(qū)分出在不同過渡電阻下的負極區(qū)內(nèi)外故障,故障保護判據(jù)與正極相同,不再贅述。根據(jù)編程算法可得負極故障時的Hausdorff距離,如表3所示。

表3 不同過渡電阻下負極故障數(shù)據(jù)

由表3可知:在不同的過渡電阻下,f4、f8故障時Kpn大于0.7,f3、f7、f10故障時Kpn小于0.7。

從4.2～4.4小節(jié)可以看出,本文所提的保護方案在混合高壓直流輸電線路和T區(qū)母線中均可準確識別故障區(qū)域線路區(qū)內(nèi)外故障,并進行故障選極。

4.5 T區(qū)母線故障保護動作仿真

對T區(qū)母線處的數(shù)據(jù)進行Hausdorff距離運算,得到隨時間變化的Hausdorff距離,如圖15所示,圖中實線為區(qū)內(nèi)故障,虛線為區(qū)外故障?？梢钥闯?當T區(qū)內(nèi)發(fā)生單雙極故障(f9、f10、f13、f16、)時,Kpp大于保護門檻值0.7,保護動作切除故障;當T區(qū)無故障時,Kpp小于保護門檻值,保護不動作。

圖15 隨時間變化的Hausdorff距離

5 結(jié) 論

針對傳統(tǒng)保護方案的耐過渡電阻能力差、耗時長等缺點,本文利用Hausdorff距離算法,提出一種線模電流和正負極電流相結(jié)合的針對混合三端直流輸電線路的快速差動保護方案。本文結(jié)論如下。

(1)本文方案對噪聲干擾、異常數(shù)據(jù)、雙端通信延時有一定的降低措施,可以準確、快速辨識故障。

(2)本文方案不需要雙端數(shù)據(jù)的嚴格同步,采樣頻率要求不高,僅需達到10 kHz,易于硬件實現(xiàn)。

(3)本文方案采樣數(shù)據(jù)窗長度為3 ms,可以實現(xiàn)故障快速識別,減少故障對系統(tǒng)的危害,滿足保護速動性的要求。

(4)本文方案可以識別過渡電阻為500 Ω的故障,耐過渡電阻能力強,滿足保護靈敏性的要求。

(5)本文方案可以實現(xiàn)線路差動保護及T區(qū)匯流母線差動保護,能可靠、快速保護輸電線路及T區(qū)母線,可應用在昆柳龍三端直流系統(tǒng)中。