基于故障全电流多阶突变的换流器并网线路纵联保护

电力电子换流器的引入改变了传统电网的故障特性,当交流线路发生故障后传统差动保护难以满足保护需求,易出现灵敏度降低甚至拒动风险。针对此问题,提出基于故障全电流多阶突变的交流线路保护原理。该保护以故障发生后线路两侧电流波形形变特征、突变特征的规律变化为基础,通过矩阵梯度算法对两侧全电流信号进行突变特征值的提取,即对两侧全电流信号的突变程度进行描述,进而构造纵联保护。相比于传统暂态量的快速保护无须提取固定频段特征,所提方法克服了在短路电流受控情况下利用周期分量算法无法精准提取固定暂态量的问题,相比于直接采用常规暂态信号的保护,具备较好的耐受过渡电阻以及噪声的能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了换流器并网系统的仿真模型并校验了保护的有效性,所提保护故障识别时间小于7.5ms,即使在经100Ω的过渡电阻故障情况下,仍然具有较高的灵敏度,能较好地满足换流器并网线路对保护速动性与选择性的需求。

基于矩阵突变特征的风电经柔直送出交流线路保护

新能源经柔直送出系统中,新能源电源到柔直整流侧换流器之间的输电线路较为特殊,故障后两侧短路电流均受电力电子设备的控制策略影响,导致传统的差动保护在双侧电流受控的场景下出现灵敏度降低,甚至存在拒动作的风险。因此,该文提出基于矩阵突变特征的交流线路保护新原理。首先,利用Toeplitz矩阵变换能快速放大突变信号占比的特性,将所测得的电流信号构造成Toeplitz矩阵形式。然后,利用矩阵梯度可以精准表征数据突变程度的优势构建保护判据,以实现故障的高速可靠判别,从而解决传统保护因故障电流幅值、相角受控导致的灵敏性降低以及不正确动作的问题。最后,在PSCAD中搭建风电场经柔直送出系统的电磁暂态模型,验证所提保护方法的动作性能。结果表明,所提保护能够短时间内识别区内外不同种类故障,故障识别时间小于5ms,且有最高耐受100Ω的过渡电阻的动作性能,能较好地满足风电场经柔直送出系统对保护灵敏性与可靠性的需求,具有较好的抗过渡电阻和噪声的能力。