一种基于SVF主动支撑的SLCC故障防御与隔离方法及系统与流程

本发明涉及高压直流输电控制保护，具体涉及一种基于svf主动支撑的slcc故障防御与隔离方法及系统。

背景技术：

1、现有基于电网换相换流器（line commutated converter，lcc）与全控型无功补偿装置（如静止无功补偿及滤波装置，static var and filtering device，svf）并联耦合的直流输电系统，其保护架构存在设备级故障隔离时序错配、弱系统下换相失败防御判据僵化、以及双分区拓扑下逻辑强耦合三大瓶颈，具体表现为：设备级隔离采用常规交流断路器，其分合闸动作时间通常大于30ms（工程中常见60～100ms），无法在lcc换流阀约10ms的电压畸变耐受窗口内完成故障切除；换相失败保护（如87scfp）采用固定电压启动阈值（通常为0.85～0.9p.u.），不随svf无功支撑能力调整，在弱受端系统（短路比scr<3.0）下存在灵敏度冗余，易在暂态过程中误动；双分区或多分区拓扑下采用统一的y闭锁（全极停运）逻辑，将全站视为单一保护单元，任一辅助设备（如svf）故障即触发全极闭锁，导致功率支撑100%丧失，无法实现故障降级运行与分区功率互济。这导致系统在发生局部非致命故障或暂态电压跌落时，无法实施精准隔离与自适应防御，极易触发非选择性的整流极全停（y闭锁），丧失了混合拓扑预期的故障降级运行与双分区功率互济能力。

2、因此，亟需一种能够融合svf主动支撑效能实时感知、故障域排他性辨识与毫秒级物理时限竞争、以及保护阈值自适应动态调控的slcc直流输电系统故障防御与隔离方法，从而解决弱受端系统下保护隔离时序错配与逻辑强耦合导致的非必要闭锁问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于svf主动支撑的slcc故障防御与隔离方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一方面提供一种基于svf主动支撑的slcc故障防御与隔离方法，按如下步骤s1至步骤s2，对多分区slcc直流输电系统进行故障防御与隔离：

4、步骤s1，实时获取各分区的极区总差动电流瞬时值、各分区内svf支路的差动电流瞬时值、以及各分区内svf的无功出力值；

5、步骤s2，分别针对每一分区，基于该分区的极区总差动电流瞬时值、该分区内svf支路的差动电流瞬时值，判断该分区内是否发生故障，是则利用基于特征电流解耦的故障域排他性辨识模型判断故障所属区域，若故障发生在svf内部，则置位极闭锁屏蔽信号，并基于时序约束，利用快速机械旁路开关执行快速旁路隔离操作；若故障发生在svf外部且交流母线电压跌落，则基于该分区内svf的无功出力值，调整换相失败保护电压启动阈值；否则返回步骤s2，直至所有分区均判断完成后，返回步骤s1。

6、进一步地，所述步骤s2执行快速旁路隔离操作后还包括：针对故障所属分区，当极闭锁屏蔽信号置位时长满足预设屏蔽时长后，重新获取该分区的极区总差动电流瞬时值和svf支路的差动电流瞬时值，并判断故障是否隔离成功且电压回升，是则复位极闭锁屏蔽信号，返回步骤s1；否则解除极闭锁屏蔽信号，执行y闭锁。

7、进一步地，所述步骤s1实时采集交流母线瞬时电压、各分区的极区电流信号、各分区内svf支路电流信号，并通过对各分区的极区电流信号、各分区内svf支路电流信号进行矢量求和运算，得到各分区的极区总差动电流瞬时值、各分区内svf支路的差动电流瞬时值；通过瞬时无功功率理论，得到各分区内svf的无功出力值。

8、进一步地，所述基于特征电流解耦的故障域排他性辨识模型具体为：

9、；

10、其中，为分区索引号，用于标识不同的独立变换单元或补偿单元；为第分区的故障辨识状态位，其中1代表故障严格局限于第分区的svf设备内部，0代表故障涉及换流阀本体或外部交流系统；为第分区的极区总差动电流瞬时值，用于表征第分区整体的电流不平衡度；为第分区内svf支路的差动电流瞬时值，用于表征补偿设备内部的故障特征；为抗饱和修正系数，用于补偿电流互感器在严重故障暂态下的测量缩减；为设备级故障启动定值，为系统级故障封锁阈值。

11、进一步地，所述时序约束具体为：

12、；

13、其中，为故障发生瞬时到物理支路彻底切断的总隔离时延；为信号采集、数据滤波及特征量映射所需的硬件响应时间；为控制器运行基于特征电流解耦的故障域排他性辨识模型模型进行逻辑运算并下发指令的时间；为快速机械旁路开关从接收指令到机械触头彻底闭合的物理动作时间；为换相失败演变为系统级全极闭锁的物理临界时间窗口。

14、进一步地，所述总隔离时延不小于物理临界时间窗口时，解除极闭锁屏蔽信号，并直接执行全极y闭锁。

15、进一步地，所述步骤s2按如下公式调整换相失败保护电压启动阈值：

16、；

17、其中，为换相失败保护电压启动阈值；为未修正的基准电压阈值；为第分区svf变流器的实时无功出力值；为该svf设备在强励磁模态下的额定无功支撑能力上限；为模态感知因子，当svf处于常规滤波模态时，当svf感知到交流电压跌落并切换至强励磁支撑模态时；为换相失败免疫边界极限值。

18、本发明另一方面提供一种基于svf主动支撑的slcc故障防御与隔离系统，用于实现所述一种基于svf主动支撑的slcc故障防御与隔离方法，包括：

19、数据协同采集模块，用于多维实时采集交直流两侧的电气特征量，其中电气特征量包括各分区的极区总差动电流瞬时值、各分区内svf支路的差动电流瞬时值、以及各分区内svf的无功出力值；

20、故障域辨识与隔离决策模块，用于基于排他性辨识逻辑，区分设备级局部故障与系统级全局故障，并在设备级故障时独立下发快速旁路脉冲及极闭锁屏蔽信号；

21、定值自适应与极控模块，用于基于各分区内svf的无功出力值，将svf的主动无功支撑效能转化为保护宽容度，动态计算并更新换相失败保护的电压启动阈值；

22、快速隔离执行模块，包含串联于svf支路的快速机械旁路开关，用于响应故障域辨识与隔离决策模块的指令，执行快速旁路隔离操作。

23、采用上述技术方案带来的有益效果：

24、（1）本发明通过构建基于快速机械旁路开关的时序协同约束模型，将故障特征感知、逻辑决策与开关机械动作进行全链路时序统筹，实现了对svf支路内部故障的超前物理阻断，有效规避了非预期的整流极全停（y闭锁），大幅提升了直流系统的运行连续性，解决了传统交流断路器动作迟滞，导致设备级故障隔离滞后于换流阀不可逆换相失败演化窗口，进而被迫触发全极停运的问题；

25、（2）本发明将svf的主动支撑效能转化为保护系统的动作宽容度，显著拓宽了换流阀对交流故障的免疫边界，增强了系统在非致命扰动下的持续穿越能力，解决了传统换相失败保护采用固定高电压启动阈值，在弱电网环境下遇到轻微暂态电压跌落时极易发生过度反应和非必要跳闸的问题；

26、（3）本发明通过基于电气节点特征电流解耦的故障域排他性辨识（fdi）策略，结合极闭锁屏蔽逻辑，实现了针对多分区架构的层级化控制，即在发生局部设备故障时，仅精准隔离受损分区，而健康分区及换流主设备仍能保持高比例的功率传输，最大化维持了系统的降级连续运行能力，解决了传统直流保护在复杂并联拓扑中因防线交织和逻辑强耦合，导致单一分区设备故障极易拖累健康分区及换流阀本体陪停的问题。