Non-unit Pilot Protection for Hybrid Three-terminal DC Lines Based on Random Matrix Theory

Hongchun SHU; Guangxue WANG; Xincui TIAN; Yue DAI; Shunguang LEI; Tingyi HE

doi:10.7500/AEPS20210608005

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Non-unit Pilot Protection for Hybrid Three-terminal DC Lines Based on Random Matrix Theory

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Non-unit Pilot Protection for Hybrid Three-terminal DC Lines Based on Random Matrix Theory
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 19, Pages: 162-171(2022)
- 作者机构：
  
  1.昆明理工大学电力工程学院,云南省昆明市 650500
  2.昆明理工大学国土资源工程学院,云南省昆明市 650032
  3.云南电网有限责任公司电力科学研究院,云南省昆明市 650011
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(（52037003）;（202002AF080001）)
- DOI：10.7500/AEPS20210608005
  CLC：
- Received：08 June 2021，
  
  Revised：2021-12-03，
  
  Published Online：23 August 2022，
  
  Published：10 October 2022
- 稿件说明：
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束洪春,王广雪,田鑫萃等.基于随机矩阵理论的混合三端直流线路非单元式纵联保护[J].电力系统自动化,2022,46(19):162-171.

SHU Hongchun,WANG Guangxue,TIAN Xincui,et al.Non-unit Pilot Protection for Hybrid Three-terminal DC Lines Based on Random Matrix Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):162-171.
束洪春,王广雪,田鑫萃等.基于随机矩阵理论的混合三端直流线路非单元式纵联保护[J].电力系统自动化,2022,46(19):162-171. DOI： 10.7500/AEPS20210608005.

SHU Hongchun,WANG Guangxue,TIAN Xincui,et al.Non-unit Pilot Protection for Hybrid Three-terminal DC Lines Based on Random Matrix Theory[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):162-171. DOI： 10.7500/AEPS20210608005.

摘要

针对混合三端直流输电线路保护难以兼顾速动性与选择性的问题，提出一种基于随机矩阵理论的非单元式纵联保护。分析发现，混合三端直流线路区内、区外故障时，线路各测点电压、电流突变量方向不同。首先

利用各测点电压、电流突变量复制、平移构成随机矩阵并计算各矩阵特征值；其次

结合单环定理与特征根统计量进行区内、区外故障识别以及故障区段定位；最后计算故障区段极波能量比值实现故障选极。基于实时数字仿真器（RTDS）搭建混合三端直流系统进行测试分析。测试结果表明，所提保护判据简单可靠，耐受高阻能力强，在不同故障情况下均能快速准确识别区内外故障、故障区段及故障极，不需要同步时钟且对通信通道要求低。

Abstract

Aiming at the problem that the protection of hybrid three-terminal DC transmission lines is difficult to take into account both speed and selectivity

a non-unit pilot protection based on random matrix theory is proposed. It is found that the directions of voltage and current break variables at each measuring point of the mixed three-terminal DC lines are different between internal and external faults. Firstly

the random matrix is formed by copying and translating the voltage and current break variables at each measuring point

and the eigenvalues of each matrix are calculated. Secondly

the internal and external fault identification and fault section location are carried out by combining the ring law and eigenvalue statistics. Finally

the ratio of polar wave energy in fault section is calculated to realize fault pole selection. Based on real-time digital simulator (RTDS)

a hybrid three-terminal DC system is built for test and analysis. The test results show that the proposed protection criterion is simple and reliable

has strong resistance to high resistance

can quickly and accurately identify internal and external faults

fault sections and fault poles under different fault conditions

does not need clock synchronous

and has low requirements for communication channels.

关键词

Keywords

references

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