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基于能量比与FLS的UHVDC输电线路故障处理方法.docx
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基于能量比与FLS的UHVDC输电线路故障处理方法.docx
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1 引言
相 较 于 传 统 交 流 电 网 , 特 高 压 直 流 (Ultra-high voltage direct
current,UHVDC)传输系统具有传输效率高、线路损耗低,有利于大容量功率长
距离输送及分布式电源接入的优势
[1]
。UHVDC 传输系统中的功率流不依赖于
电源之间的相位角。因此,当功率快速变化时,UHVDC 依然可以保持网络稳定。
但直流系统发生故障时,故障电流上升速度快,电力电子器件承受过电流能力低,
因此电网的保护性能有待提高
[2]
。例如在故障检测、故障定位和故障分类方面
都还有较大的提升空间
[3,4]
。
现 有 研 究 也 提 出 了 一 些 故 障 识 别 与 分 类 方 法 , 在 一 定 程 度 上 提 升 了
UHVDC 系统的稳定性。文 献[5]提出了一种基于小波变换的直流系统故障识
别方法,但该方法需 要高采样率的数据支撑,对传 感器和算力有较高要求,不便
于推广应用。文献[6]提出了一种基于支持向量机的高压直流输电线路故障检测、
分类和位置估计方法,但是 需要大量的数据进 行训练,需要更多的内存,使用复
杂的算法,并且不识别故障部分。文献[7]提出了一种基于行波的高压直流输电
线路保护方案,但是不能检测到超过 200 Ω 的高故障电阻,需要两端的信号。文
献[8]提出了一种非单位类型的 UHVDC 系统保护,其故障清除时间在 0.1~2.0
ms 之间,但其仍需要非常高的采样频率,难以大规模推广应用。
针对以上不足,提出了基于能量比优化与模糊逻辑的 UHVDC 输电线路故
障区段识别与分类方法。该方法对交流和直流两段故障进行检测,其中直流部
分覆盖了从整流侧到逆变侧的故障,并且可识别与区分内部故障和外部故障。
与现有方法相比,所提方法的主要创新点总结如下。
(1) 仅使用单端信号易造成 保护误动,因此在整流器两端各设置一组继电
器进行故障检测,可提高故障检测的准确率。
(2) 为 避免 UHVDC 输电线路对故 障暂态高频分量衰减作 用造成 的误动,
利用全电流代替低频分量优化故障信号的能量比,并将故障区段能量比变化特
性用于故障特征提取,简化了直流线路故障信息处理过程。
(3) 现有的故障区段识别方 法范围广,因此所提方法提出了三个模糊逻辑
系统(Fuzzy logic system,FLS)模块以分别实现交直流段的故障检测、故障区段
的识别以及故障极点的识别与分类,减少故障检测耗时,提高检测准确率。
2 UHVDC 输电线路故障分析
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87292425/bg2.jpg)
由于 UHVDC 输电线路常年暴露于空气中,可能会出现不同类型的故障。所
提方法基于 1 200 MW 900 km 长的±800 kV 双极直流输电线路,如图 1 所示。
每极 0.5 H 的两个平滑电抗器用于平滑直流电流中的波纹,并承受 1 800 A 的连
续电流,在 AC 截面滤波器中,用于抑制两个截面中的电流谐波
[9]
。A 和 B 处放置
的两个继电器分别用于检测极 1 和极 2 的内部电极故障 e1 和 e2。而故障 e3
和 e4 分别出现在整流端和逆变端,是内部故障,整流器交流侧故障 e5 和逆变器
交流侧故障 e6、e7 为外部故障。继电器位于整流器端,用于识别故障部分。
图 1
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87292425/bg3.jpg)
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