基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护

戴志辉; 秦昊宇; 李杭泽; 邱宏逸; 邱晓璇

doi:10.7500/AEPS20220826008

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基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护
- Single-end Line Protection Based on Reflection Coefficient and Model Matching in Flexible DC Power Grid
- 电力系统自动化 2023年47卷第11期页码：101-109
- 作者机构：
  
  华北电力大学电气与电子工程学院，河北省保定市 071003
- 作者简介：
  
  戴志辉(1980—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统保护与控制。E-mail：daihuadian@163.com
  秦昊宇(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统保护与控制。E-mail：1636565080@qq.com
  李杭泽(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统保护与控制。E-mail：925449790@qq.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51877084)
- DOI：10.7500/AEPS20220826008
  中图分类号：
- 收稿日期：2022-08-26，
  
  修回日期：2023-02-18，
  
  网络出版日期：2023-04-25，
  
  纸质出版日期：2023-06-10
- 稿件说明：
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戴志辉,秦昊宇,李杭泽等.基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护[J].电力系统自动化,2023,47(11):101-109.

DAI Zhihui,QIN Haoyu,LI Hangze,et al.Single-end Line Protection Based on Reflection Coefficient and Model Matching in Flexible DC Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):101-109.
戴志辉,秦昊宇,李杭泽等.基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护[J].电力系统自动化,2023,47(11):101-109. DOI： 10.7500/AEPS20220826008.

DAI Zhihui,QIN Haoyu,LI Hangze,et al.Single-end Line Protection Based on Reflection Coefficient and Model Matching in Flexible DC Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):101-109. DOI： 10.7500/AEPS20220826008.

摘要

针对柔性直流电网线路保护区内远端高阻故障拒动、雷击干扰误动的问题，提出一种基于反射系数和模型匹配的单端量线路保护。首先，根据电压行波反射系数构成方向判据，避免反方向故障或雷击下保护误动；其次，利用电压行波传递函数解析区内短路故障，以及正方向区外故障或正方向雷击下保护处故障电压首行波满足的函数模型，根据故障首行波与基准函数模型之间匹配程度的不同，设计了一种基于模型匹配的识别判据；然后，结合启动判据和选极判据形成完整的单端量线路保护方案；最后，PSCAD仿真结果验证了所提保护方案可靠性高，能耐受500 Ω过渡电阻和20 dB噪声。

Abstract

A single-end line protection based on reflection coefficient and model matching is proposed to address the issues of internal remote high-resistance fault rejection and lightning interference misoperation of line protection in flexible DC power grid. First

based on the reflection coefficient of voltage traveling waves

a directional criterion is constructed to avoid protection misoperation under backward faults or lightning stroke. Secondly

using the voltage traveling wave transfer function to analyze internal short-circuit faults

as well as the function model satisfied by the initial traveling wave of fault voltage at the protection point under forward external faults or forward lightning strikes

a recognition criterion based on model matching is designed according to the different matching degrees between the first traveling wave of fault and the reference function model. Then

a complete single-end line protection scheme is constructed by combining the starting criterion and pole-selection criterion. Finally

the PSCAD simulation results verify that the proposed protection scheme has high reliability and can withstand 500 Ω transition resistance and 20 dB noise

关键词

Keywords

references

BERTHO R ， LACERDA V A ， MONARO R M ， et al . Selective nonunit protection technique for multiterminal VSC-HVDC grids ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 2106 - 2114 .

陆晶晶，贺之渊，赵成勇，等 . 直流输电网规划关键技术与展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 2 ）： 182 - 191 .

LU Jingjing ， HE Zhiyuan ， ZHAO Chengyong ， et al . Key technologies and prospects for DC power grid planning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 182 - 191 .

苏见燊，郭敬东，金涛 . 柔性直流电网中直流故障特性分析及线路故障重启策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （增刊1 ）： 352 - 359 .

SU Jianshen ， GUO Jingdong ， JIN Tao . DC fault characteristics and line fault recovery strategy in flexible DC power network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ Supplement 1 ）： 352 - 359 .

赵成勇，宋冰倩，许建中 . 柔性直流电网故障电流主动控制典型方案综述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 5 ）： 3 - 13 .

ZHAO Chengyong ， SONG Bingqian ， XU Jianzhong . Overview on typical schemes for active control of fault current in flexible DC grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 5 ）： 3 - 13 .

董新洲，汤兰西，施慎行，等 . 柔性直流输电网线路保护配置方案［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1752 - 1759 .

DONG Xinzhou ， TANG Lanxi ， SHI Shenxing ， et al . Configuration scheme of transmission line protection for flexible HVDC grid ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1752 - 1759 .

权文杰，童晓阳，张广骁 . 基于S变换行波能谱矩阵相似度的柔性直流单端保护方案［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 7 ）： 178 - 186 .

QUAN Wenjie ， TONG Xiaoyang ， ZHANG Guangxiao . Single-end flexible DC protection scheme based on similarity of S-transform energy spectrum matrix of traveling wave ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 7 ）： 178 - 186 .

TANG L X ， OOI B T . Locating and isolating DC faults in multi-terminal DC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2007 ， 22 （ 3 ）： 1877 - 1884 .

高飘，郑晓冬，晁晨栩，等 . 基于边界暂态能量的多端柔性直流输电线路保护［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 17 ）： 171 - 179 .

GAO Piao ， ZHENG Xiaodong ， CHAO Chenxu ， et al . Protection for multi-terminal flexible DC transmission lines based on boundary transient energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 17 ）： 171 - 179 .

张怿宁，张大海，武传健，等 . 利用低频故障分量F检验的直流输电线路后备保护新原理［J］. 南方电网技术， 2021 ， 15 （ 7 ）： 26 - 33 .

ZHANG Yining ， ZHANG Dahai ， WU Chuanjian ， et al . A novel backup protection principle for DC transmission lines based on F-test of low-frequency fault components ［J］. Southern Power System Technology ， 2021 ， 15 （ 7 ）： 26 - 33 .

高飘，郑晓冬，晁晨栩，等 . 基于边界暂态能量的多端柔性直流输电线路保护［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 17 ）： 171 - 179 .

戴志辉，刘自强，刘雪燕，等 . 基于首行波曲率的柔性直流输电线路单端量保护［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1831 - 1841 .

DAI Zhihui ， LIU Ziqiang ， LIU Xueyan ， et al . Single-ended protection for flexible DC transmission line based on curvature of initial traveling wave ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1831 - 1841 .

余修勇，肖立业 . 基于新型方向判据的多端MMC-HVDC故障快速检测方案［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8437 - 8447 .

YU Xiuyong ， XIAO Liye . Fast fault detection scheme for multi-terminal MMC-HVDC based on novel fault directional criterion ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8437 - 8447 .

陈争光，周泽昕，王兴国，等 . 基于双树复小波变换的混合直流输电线路行波保护方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3832 - 3840 .

CHEN Zhengguang ， ZHOU Zexin ， WANG Xingguo ， et al . Traveling wave protection for hybrid HVDC transmission lines based on dual-tree complex wavelet transform ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3832 - 3840 .

戴志辉，刘宁宁，刘媛，等 . 基于电压反行波的特高压直流输电单端量线路保护［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 80 - 87 .

DAI Zhihui ， LIU Ningning ， LIU Yuan ， et al . Single-terminal line protection for UHVDC power transmission based on voltage backward traveling wave ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 80 - 87 .

束洪春，田鑫萃，董俊，等 . ±800 kV直流输电线路边界保护的模型匹配时域算法［J］. 电工技术学报， 2013 ， 28 （ 10 ）： 320 - 327 .

SHU Hongchun ， TIAN Xincui ， DONG Jun ， et al . ±800 kV DC transmission line boundary protection using model matching algorithms in time-domain ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2013 ， 28 （ 10 ）： 320 - 327 .

张峻榤，向往，饶宏，等 . 含直流断路器的架空柔性直流电网直流故障保护方案研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 16 ）： 4631 - 4645 .

ZHANG Junjie ， XIANG Wang ， RAO Hong ， et al . Research on DC fault protection scheme of overhead MMC based DC grid with DC circuit breaker ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 16 ）： 4631 - 4645 .

顾垚彬，宋国兵，郭安祥，等 . 针对直流线路行波保护的雷击识别方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 13 ）： 3837 - 3845 .

GU Yaobin ， SONG Guobing ， GUO Anxiang ， et al . A lightning recognition method for DC line traveling-wave protection of HVDC ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 13 ）： 3837 - 3845 .

徐政，肖晃庆，张哲任 . 柔性直流输电系统［M］. 2版 . 北京：机械工业出版社， 2017 .

XU Zheng ， XIAO Huangqing ， ZHANG Zheren . Flexible DC transmission system ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Machine Press ， 2017 .

郑伟，张楠，杨光源 . 西门子及ABB直流线路行波保护对比和改进研究［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 24 ）： 149 - 154 .

ZHENG Wei ， ZHANG Nan ， YANG Guangyuan . Comparative and improvement investigation on the DC transmission line traveling wave protections of Siemens and ABB ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 24 ）： 149 - 154 .

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