交直流混联电网场景下继电保护面临的新问题及对策

摘要

由于大容量直流输电工程、超/特高压交流输电网架规模扩大与迅速发展，大电网结构日趋复杂，交直流的耦合程度不断提升，交直流混联系统面临着因保护行为不当引发的换流站内部系统过电压与因不确定工况与电力电子型新设备反充引起的换流站外部交流电网不可预知型超标短路电流等一系列问题。为此，本文针对现有避雷器型最后断路器保护存在的不足，根据两种改进型最后断路器保护以及常规型最后断路器保护，提出了基于动态权重修正D-S证据理论的多判据融合策略，以提高应对换流站内部系统过电压问题的最后断路器保护正判率；另一方面，通过分析交直流混联电网中不可预知型超标短路电流的产生机理，提出基于最小二乘法的动态双窗短路电流预测方法，以及不确定性短路电流超标问题的保护柔性跳闸策略。具体内容如下： 首先，考虑到多种最后断路器保护判据并行实施时可能发生判断结果不一致的情况，提出通过使用动态临近历史数据的权重调整办法，对单一判据结果进行信度修正并且融合判断，以有效提升最后断路器的保护性能。通过算例验证，说明该改进策略在提高系统安全性能的有效作用。 然后，提出一种基于动态双窗的短路电流快速预测新方法，通过短路电流数据窗的自行延拓更新，以满足其在超快速预测方面的精度需求；并基于两种准确度递增的短路电流预测模型，使用最小二乘法通过已有数据拟合以获取全部电流波形，为后续柔性跳闸策略奠定基础。 最后，基于前述短路电流预测结果，提出一种应对不确定性短路电流超标问题的保护柔性跳闸策略。通过有针对性地适当调整保护的最终出口时间，在断路器熄弧区间对短路电流进行超标校核，实现在电流过零点或其附近开断断路器，达到直接跳开超标断路器的目的。

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