1. 研究目的与意义
近年来，电压源型换流器(Voltage source converter，VSC)在全控型电力电子器件以及脉宽调制技术的快速发展中已逐步应用于直流输电工程，该工程技术称为基于电压源换流的高压直流输电(VSC-HVDC)，也称为柔性直流输电。相比于基于线路换相换流器的传统直流输电，VSC-HVDC 不仅在可再生能源接纳等方面具有优势，而且在运行性能上表现更为优异,不仅能相互独立地控制有功功率和无功功率，而且实现了与弱交流电网和无源网络的互联，同时有效避免了换相失败和无功补偿的问题。此外，VSC-HVDC 可为交流电网提供功率支撑并提高系统运行稳定性。鉴于柔性直流输电技术诸多优点，其在海上平台供电、异步电网互联和可再生能源并网等场景中的应用已十分广泛。VSC-HVDC 同时具有直流电流双向流动特性，在直流电网多端化发展 中具有较高的应用价值。
由于点对点连接形式的直流输电系统在任意一个换流站或任意一条线路故障下无 法独立运行，导致整个系统停运，严重影响系统的稳定运行。然而，多个换流站通过不同的线路连接成直流电网，并在线路端口配置直流断路器，在换流站或线路故障下能够选择性切除故障部分，保证系统的稳定运行。此外，VSC-HVDC 可现实大规模、 多落点、多形式的可再生能源消纳与互补，不仅能提高能源利用效率而且可提高供电 可靠性。因此，直流输电技术多端化和网络化是未来能源战略中不可或缺的发展趋势。解决柔性直流电网直流输电线路保护的问题，将对电网的安全稳定运行产生积极的意义。
2. 课题关键问题和重难点
目前，柔性直流输电线路保护方法主要是参考传统直流输电线路保护的思路。然而，行波保护难以满足柔性直流输电线路主保护对速动性和灵敏性的要求，其主要原因是因为两种直流输电系统的故障特征存在较大的差异。相比于传统直流输电系统，柔性直流输电系统对线路保护的速动性和灵敏性提出了更为苛刻的要求.研究中的关键问题有以下几方面：
（1）线路主保护问题：行波保护及微分欠压保护难以满足主保护对速动性和灵敏性的要求；基于单端暂态量和边界条件的线路主保护方法在应对高阻故障、抗噪声干扰和雷击干扰方面需要进一步改进完善；保护阈值整定方法过于依赖大量仿真结果，缺少高效、理论成熟的阈值整定校验方法；
（2）线路后备保护问题：纵联差动保护对数据同步要求较高，且易受到噪声、雷击干扰、数据异常和信息异步的影响；电流差动保护易受线路分布式电容放电暂态过程的影响，目前对应的解决方法中电流补偿方法计算较为复杂，且可靠性不高，而引入延时将导致后备保护无法满足时限要求；虽然后备保护时限先比于主保护更为充裕，但要求在交流保护前完成动作，同时考虑到通讯延时、保护启动灵敏度不足和保护算法耗时等影响，如何快速可靠地识别故障仍是后备保护需要进一步研究的目标。
3. 国内外研究现状（文献综述）
柔性直流输电系统具有阻尼小、惯量低的特点，直流线路发生故障后故障发展迅速，因此如何快速可靠地识别线路故障对系统稳定运行意义重大。目前，柔性直流输电线路保护主要是借鉴更为成熟的传统直流线路保护方法，然而传统直流输电线路保护方法应用于柔性直流输电中仍存在诸多问题，其本质主要体现在柔性直流输电系统对线路保护的速动性的要求更为苛刻，同时得兼顾保护的灵敏性、可靠性和选择性[1]。因此，柔性直流输电对线路保护的速度、弱故障特征提取的能力、抗干扰能力、以及对不同故障的区分能力提出了更高的要求。现有主保护原理存在高阻故障难识别的问题，为此， 基于电压、电流变化量乘积的故障识别方案被提出，虽然增加了耐过渡电阻能力，但可靠性仍然受到故障电阻的影响。为保证输电线路的安全运行，后备保护的耐受过渡电阻能力必须得到保证。电流差动保护被广泛采用为后备保护，但是其易受分布电容影响，从而导致保护误判。
首先，提出了基于单端暂态电流的柔性直流输电线路保护方法。我们要对线路故障电流暂态过程的定量分析，利用小波变换模极大值提取暂态电流的故障特征并根据故障严重程度构造具有优先级的保护判据，进而提高保护在金属性故障下的灵敏性和速动性。同时根据本地换流站不同出口的暂态电流故障特征关系判别故障区域，有效避免了严重区外故障导致区内保护误动作的情况。提高柔性直流输电线路保护性能和行波故障测距精度及可靠性，而且对于系统运行状态监测和换流器内部故障诊断等研究都有极大的帮助。
其次，利用相似度这一数学概念也能帮助我们解决柔性直流输电的保护问题，为直流线路保护方案提供了新思路。行波相关性的保护原理，原本是为传统直流工程服务的，但是利用的行波信号存在时间较短，难以做到对柔性直流线路进行故障全过程保护。我们也可以将这一方法运用到柔性电网输电分析中去。针对柔性直流配网提出了基于电流相关系数的保护原理，而这一原理应用于线路短、分布电容较小的配电网中产生了较好的效果，但这样的方案是否可以应用于长线路、大分布电容的柔性直流输电线路中仍需后面不断验证。由于故障时分布参数充放电的无序性导致分布电容电流的流动规律难以解析，以电流差动保护为代表的后备保护原理依然受分布电容电流的影响。 我们将分析线路分布电容电流的频率特性，并利用低频无功刻画分布电容电流的流动规律; 随后，分析区内、外时低频无功方向的差异性并据此构造故障识别判据;自然而言的提出了一种基于低频无功方向的纵联保护方案[4]。
4. 研究方案
本设计主要研究柔性直流电网直流输电线路保护。其中又具体分为直流线路单端保护方案，直流线路纵联保护方案的研究。具体方案步骤如下：
（1）查阅并翻译相关资料，了解国内外与本课题相关研究成果；
除了老师指定的参考文献，再查阅与所写课题相关的国内外专业文献及研究成果报告，总结相关的知识，为完成毕业论文做好知识储备。
5. 工作计划
第一周 完成文献翻译并上传系统，完成开题报告初稿；
按照手册要求，准确无误翻译文献，并且注意格式的准确。
第二周 完成开题报告，上传毕业设计系统；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
