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近年來(lái)我國(guó)中西部地區(qū)的新能源發(fā)展迅速，高比例的可再生能源決定了在新型電力系統(tǒng)中需要更加靈活的并網(wǎng)技術(shù)，因此區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)成為時(shí)代背景下的大趨勢(shì)。為給弱交流或無(wú)源交流系統(tǒng)提供電源支撐并提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將多端直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用于區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)場(chǎng)景中。

然而傳統(tǒng)的高壓直流輸電系統(tǒng)由于直流電網(wǎng)的電壓極性恒定不變，電流只能單向流通，潮流難以反轉(zhuǎn)，難以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)，而柔性直流輸電系統(tǒng)中電流可以雙向流通，直流電網(wǎng)的潮流方向可以改變，適合構(gòu)成多端直流系統(tǒng)，例如已投入運(yùn)行的張北示范工程在直流側(cè)將輸電線路互相連接起來(lái)，當(dāng)某一條線路故障時(shí)，可將該線路的潮流轉(zhuǎn)移到非故障線路，從而提高輸電系統(tǒng)的可靠性。因此，從輸電系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性和供電可靠性角度出發(fā)，多電源供電和多落點(diǎn)受電的柔性直流電網(wǎng)成為新型電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

隨著柔性直流輸電的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)距離、大容量的架空線路輸電成為一個(gè)趨勢(shì)，相比于電纜線路，架空線路更容易發(fā)生故障，當(dāng)直流輸電線路發(fā)生故障時(shí)，換流站中子模塊電容放電，在數(shù)毫秒內(nèi)故障電流達(dá)到較大的過(guò)電流水平，若不能快速將故障線路切除，將導(dǎo)致?lián)Q流器閉鎖，可能發(fā)生停電事故。

為保證直流故障下?lián)Q流器不閉鎖，保證非故障線路能正常運(yùn)行，提高輸電系統(tǒng)的可靠性，線路保護(hù)裝置需要快速可靠地切除故障線路以保證非故障線路能正常運(yùn)行，進(jìn)而提高輸電系統(tǒng)的安全性和可靠性。為此，省部共建智能電網(wǎng)故障檢測(cè)與保護(hù)控制協(xié)同創(chuàng)新中心（昆明理工大學(xué)）、昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的研究人員束洪春、代月、安娜、唐玉濤、薄志謙，在2022年第13期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，分析輸電線路的邊界特性和線路故障的故障特性，并提出了基于線性回歸的柔性直流電網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)方法。

圖1 保護(hù)方案流程

他們首先分析模塊化多電平換流器（MMC）等效阻抗和平波電抗器形成的物理邊界對(duì)高頻分量的衰減作用，其次分析輸電線路單極故障和雙極故障時(shí)的電流回路以及非故障線路的電流流通情況，然后根據(jù)輸電線路的電壓突變的能量作為保護(hù)的啟動(dòng)判據(jù)，利用短時(shí)窗電流的回歸系數(shù)來(lái)進(jìn)行區(qū)內(nèi)外故障識(shí)別和故障選極。

表1 與基于電壓電流突變量夾角余弦值方法的對(duì)比分析

研究人員在PSCAD上搭建柔性直流電網(wǎng)仿真模型對(duì)保護(hù)方案進(jìn)行驗(yàn)證，最后得出以下研究結(jié)論：

1）利用線性回歸方法對(duì)故障電流進(jìn)行線性化處理，經(jīng)分析，線性回歸曲線與故障電流曲線有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此可利用線性回歸曲線代替故障電流曲線，進(jìn)而根據(jù)線性回歸系數(shù)的正負(fù)和大小分別進(jìn)行區(qū)內(nèi)外故障識(shí)別和故障選極。

2）本研究采用故障后1ms時(shí)窗內(nèi)的暫態(tài)信息，保護(hù)不受兩端控制系統(tǒng)的影響，且該保護(hù)方案只需傳遞正負(fù)極性，無(wú)需數(shù)據(jù)同步，降低了保護(hù)裝置硬件的實(shí)現(xiàn)難度。

3）該保護(hù)方法不依賴于線路邊界，耐受過(guò)渡電阻能力強(qiáng)，可靠性高。

本文編自2022年第13期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“基于線性回歸的柔性直流電網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)方法”。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和云南省重大專項(xiàng)的支持。