CN110187220A - 一种基于相关性的mmc直流输电线路故障识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压和故障电流数据；其次对所获取的电压数据进行微分计算得到然后对原始故障电压与故障电流作相关性分析得到相关系数kui，对与原始故障电流作相关性分析得到相关系数kuti；当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤‑0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤‑0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
MMC-HVDC作为高度可控的输电系统，对控制和保护的依赖很高，在高电压的运行环境下一旦发生故障，输电系统很可能受到过电压过电流输电冲击，破坏整个输电系统。MMC-HVDC作为重要的输电装置，要求它需要长期可靠的运行。在发生故障的时候，不仅要保证系统不受到损伤，还要迅速为故障的系统提供恢复故障的支持，所以针对MMC-HVDC系统的保护策略十分重要。MMC-HVDC系统结构中，除了换流器采用的开关器件与传统直流输电的开关器件不同外，就线路保护角度看，明显的区别是线路两端无直流滤波器与平波电抗器构成的线路边界，致使传统直流输电线路基于故障暂态量的保护方法是否仍适用于MMC-HVDC系统问题需重新探讨。大容量MMC-HVDC系统输电线路采用架空线，由传统直流输电系统可知，线路距离长、工作环境复杂、条件恶劣，致使故障概率高，且直流输电线路故障是直流输电系统故障率最高的元件之一，因此，可靠识别区内区外故障非常必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，用以解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压和故障电流数据；其次对所获取的电压数据进行微分计算得到然后对原始故障电压与故障电流作相关性分析得到相关系数kui，对与原始故障电流作相关性分析得到相关系数kuti；当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。
具体步骤为：
Step1：当输电系统发生故障时，在测量点获取初始故障电压uM和故障电流iM。
Step2：截取7ms时窗内的故障电压和电流数据，对所获取的电压进行微分计算，得到电压变化率
Step3：求出原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti。
式中，ui表示故障电压的第i个值，表示故障电压的平均值，ii表示故障电流的第i个值，表示故障电流的平均值，m表示信号的长度，表示电压变化率的第i个值，表示电压变化率的平均值。
Step4：利用相关系数kui和kuti形成故障识别判据：
当|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；
当kui≤-0.15且kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；
当kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；
当kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。
本发明中采样率为10kHz。
本发明的原理是：由量测端的高速采集装置获取故障电压和电流，单极接地故障时，原始故障电压与电流的相关性较弱；双极短路故障和交流侧故障时，原始故障电压与电流的相关性较强，可以用电压变化率与原始电流的相关系数的正负将双极短路和交流侧故障区分开来。
本发明的有益效果是：MMC直流输电线路保护采用单端电压电流数据来计算相关的Person相关系数来甄别单极接地故障，双极短路故障和交流侧故障，无需与对端信号通信，就能可靠、灵敏地识别故障。
附图说明
图1是本发明实施例MMC直流输电系统结构图；
图2是本发明实施例1中在线路全长遍历正极接地故障的原始故障电压与电流的相关系数kui；
图3是本发明实施例2中在线路全长遍历双极短路故障时的原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti；
图4是本发明实施例3中逆变站交流侧故障时的原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti；
图5是本发明实施例4中整流站交流侧故障时的原始故障电压与电流的相关系数kui。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：建立如附图1所示的MMC高压直流输电系统作为仿真模型。联接变压器阀侧绕组采用三角形联结，无中性点，联接变压器交流侧均采用星形联结，其中性点直接接地。直流侧经钳位电阻接地，钳位电阻阻值很大，主要功能是钳位两极电压和正常运行时可提供直流系统的电位参考点。直流电压为±320kV，输电线路400km，M为量测端。
(1)故障位置：正极接地故障f1，距离测量端200km；故障开始时刻为0.4s；采样频率为10kHz。
(2)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压和电流数据。
(3)根据说明书中的第二步取7ms时窗内的故障电压和电流数据，正极接地故障时只需用kui即可判断，因此不用对电压数据进行微分计算。
(4)根据说明书的第三步求出原始故障电压与电流的相关系数kui形成故障识别判据。
(5)根据保护判据，当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。在本例中，kui＝0.0279，因此判定发生单极接地故障。
实施例2：建立如附图1所示的MMC高压直流输电系统作为仿真模型。联接变压器阀侧绕组采用三角形联结，无中性点，联接变压器交流侧均采用星形联结，其中性点直接接地。直流侧经钳位电阻接地，钳位电阻阻值很大，主要功能是钳位两极电压和正常运行时可提供直流系统的电位参考点。直流电压为±320kV，输电线路400km，M为量测端。
(1)故障位置：双极短路故障f2，距离测量端200km；故障开始时刻为0.4s；采样频率为10kHz。
(2)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压和电流数据。
(3)根据说明书中的第二步取7ms时窗内的故障电压和电流数据，对所获取的电压数据进行微分计算，得到电压变化率
(4)根据说明书的第三步求出原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti形成故障识别判据。
(5)根据保护判据，当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。在本例中，kui＝-0.3898且kuti＝0.1031，因此判定发生双极短路故障。
实施例3：建立如附图1所示的MMC高压直流输电系统作为仿真模型。联接变压器阀侧绕组采用三角形联结，无中性点，联接变压器交流侧均采用星形联结，其中性点直接接地。直流侧经钳位电阻接地，钳位电阻阻值很大，主要功能是钳位两极电压和正常运行时可提供直流系统的电位参考点。直流电压为±320kV，输电线路400km，M为量测端。
(1)故障位置：逆变站交流侧三相短路接地故障f3；故障开始时刻为0.4s；采样频率为10kHz。
(2)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压和电流数据。
(3)根据说明书中的第二步取7ms时窗内的故障电压和电流数据，对所获取的电压数据进行微分计算，得到电压变化率
(4)根据说明书的第三步求出原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti形成故障识别判据。
(5)根据保护判据，当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。在本例中，kui＝-0.4435且kuti＝-0.0535，因此判定发生逆变站交流侧故障。
实施例4：建立如附图1所示的MMC高压直流输电系统作为仿真模型。联接变压器阀侧绕组采用三角形联结，无中性点，联接变压器交流侧均采用星形联结，其中性点直接接地。直流侧经钳位电阻接地，钳位电阻阻值很大，主要功能是钳位两极电压和正常运行时可提供直流系统的电位参考点。直流电压为±320kV，输电线路400km，M为量测端。
(1)故障位置：整流站交流侧三相短路接地故障f4；故障开始时刻为0.4s；采样频率为10kHz。
(2)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压和电流数据。
(3)根据说明书中的第二步取7ms时窗内的故障电压和电流数据，正极接地故障时只需用kui即可判断，因此不用对电压数据进行微分计算。
(4)根据说明书的第三步求出原始故障电压与电流的相关系数kui形成故障识别判据。
(5)根据保护判据，当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。在本例中，kui＝0.9325，因此判定发生整流站交流侧故障。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压和故障电流数据；其次对所获取的电压数据进行微分计算得到然后对原始故障电压与故障电流作相关性分析得到相关系数kui，对与原始故障电流作相关性分析得到相关系数kuti；当原始故障电压与电流的相关系数|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；kui≤-0.15且电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。
2.根据权利要求1所述的基于相关性的MMC直流输电线路故障识别方法，其特征在于具体步骤为：
Step1：当输电系统发生故障时，在测量点获取初始故障电压uM和故障电流iM；
Step2：截取7ms时窗内的故障电压和电流数据，对所获取的电压进行微分计算，得到电压变化率
Step3：求出原始故障电压与电流的相关系数kui、电压变化率与原始故障电流的相关系数kuti；
式中，ui表示故障电压的第i个值，表示故障电压的平均值，ii表示故障电流的第i个值，表示故障电流的平均值，m表示信号的长度，表示电压变化率的第i个值，表示电压变化率的平均值；
Step4：利用相关系数kui和kuti形成故障识别判据：
当|kui|＜0.15时，判断为单极接地故障；
当kui≤-0.15且kuti＞0时，判断为双极短路接地故障；
当kui≤-0.15且kuti＜0时，判断为逆变站交流侧故障；
当kui≥0.15时，判断为整流站交流侧故障。
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|---|---|
| CN (1) | CN110187220B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722055A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-29 | 昆明理工大学 | 一种基于感性模糊识别的mmc直流输电线路单极接地故障识别方法 |
| CN112711864A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-04-27 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种配网电缆质量指标相关性模型构建及数据拓展方法 |
| CN112711864B (zh) * | 2021-01-18 | 2024-06-07 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种配网电缆质量指标相关性模型构建及数据拓展方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070229091A1 (en) * | 2006-03-21 | 2007-10-04 | Kumar Ajith K | Method, apparatus and computer-readable code for detecting an incipient ground fault in an electrical propulsion system |
| CN103529332A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-22 | 昆明理工大学 | 一种基于电压相关度和小波变换暂态能量分布特性的特高压直流输电线路雷击干扰识别方法 |
| CN104181442A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-03 | 西安交通大学 | 基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法 |
| CN104393581A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-04 | 昆明理工大学 | 一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方法 |
| CN105891676A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-24 | 上海交通大学 | 电流相关性的柔性高压直流线路保护方法 |
| CN107153149A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 基于负序电压电流特征的配电网单相断线故障识别方法 |
| US20180178207A1 (en) * | 2015-08-24 | 2018-06-28 | Okinawa Institute Of Science And Technology School Corporation | In-situ growth and catalytic nanoparticle decoration of metal oxide nanowires |
| CN108663602A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-16 | 山东大学 | 柔性直流配电网单极故障选线与区段定位方法及系统 |
-
2019
- 2019-05-23 CN CN201910433967.1A patent/CN110187220B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070229091A1 (en) * | 2006-03-21 | 2007-10-04 | Kumar Ajith K | Method, apparatus and computer-readable code for detecting an incipient ground fault in an electrical propulsion system |
| CN103529332A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-22 | 昆明理工大学 | 一种基于电压相关度和小波变换暂态能量分布特性的特高压直流输电线路雷击干扰识别方法 |
| CN104181442A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-03 | 西安交通大学 | 基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法 |
| CN104393581A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-04 | 昆明理工大学 | 一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方法 |
| US20180178207A1 (en) * | 2015-08-24 | 2018-06-28 | Okinawa Institute Of Science And Technology School Corporation | In-situ growth and catalytic nanoparticle decoration of metal oxide nanowires |
| CN105891676A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-24 | 上海交通大学 | 电流相关性的柔性高压直流线路保护方法 |
| CN107153149A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 基于负序电压电流特征的配电网单相断线故障识别方法 |
| CN108663602A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-16 | 山东大学 | 柔性直流配电网单极故障选线与区段定位方法及系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JIAN LIU 等: "A fault detection method for DC lines in VSC-HVDC system based on current correlation", 《 2016 IEEE POWER AND ENERGY SOCIETY GENERAL MEETING 》 * |
| 刘鑫蕊 等: "低压双极性直流微网故障分析及保护方案", 《电网技术》 * |
| 束洪春 等: "利用电压相关性的800kV直流输电线路区内外故障判断方法", 《中国电机工程学报》 * |
| 束洪春 等: "谐振接地电网故障选线相关分析法", 《电力自动化设备》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722055A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-29 | 昆明理工大学 | 一种基于感性模糊识别的mmc直流输电线路单极接地故障识别方法 |
| CN111722055B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-06-25 | 昆明理工大学 | 一种基于感性模糊识别的mmc直流输电线路单极接地故障识别方法 |
| CN112711864A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-04-27 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种配网电缆质量指标相关性模型构建及数据拓展方法 |
| CN112711864B (zh) * | 2021-01-18 | 2024-06-07 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种配网电缆质量指标相关性模型构建及数据拓展方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110187220B (zh) | 2021-09-07 |
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