【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于交流输电线路纵联保护，尤其涉及一种基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法。
技术介绍
1、风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展，电力系统正在向适应大规模高比例新能源方向演进。可以预见在未来相当长时间内，交流输电技术仍为基础，高比例新能源、电力电子设备集群经高压交流输电线路接入是电网的基本特征之一。纵联保护作为交流输电线路的主保护，对新型电力系统的安全稳定运行具有重要意义。纵联保护是将线路一侧的电气信息传到另一侧去，实现线路两侧的纵向联系，对两侧电气量同时进行比较、联合工作的一种保护。为增强新能源接入后现有纵联保护的适应性，现有方法可分为基于端口故障特征量差异以及模型匹配的保护原理两类。
2、基于端口故障特征量差异的保护原理早期以同步机故障特性为依据，根据故障前后双端电气量的差异特征构造纵联保护判据，该类保护原理的性能高度依赖于故障特征量，与电源类型呈现强耦合关系。随着风电、光伏等新能源的规模化接入以及渗透率的增加，输电线路两端的电源类型发生改变，其端口电气特征发生显著变化，依赖于传统同步机故障特性的保护原理适用性问题愈发突出。例如，现场运行的距离保护i段退出运行、方向元件存在误判风险、电流差动保护灵敏度大幅下降，甚至下降至正确动作极限，严重影响电网的安全稳定运行。针对上述问题，近年来许多学者对含新能源的系统从阻抗、功率、电流等故障特征量出发构造纵联保护原理。新能源电源大多通过电力电子装置并网，涵盖多种控制类型及控制策略。当送出线路发生短路故障时，不同类型电源的输出特性不一，很难通过单一故障特征量构造通
3、为解决前述问题，国内外学者从线路故障的本质出发以模型匹配为思想对保护原理进行了大量研究，提出了基于贝瑞隆模型的长距离输电线路距离保护原理以消除分布参数带来的影响。针对vsc-hvdc输电系统，利用模量模型识别构造纵联保护原理。针对风电系统，构建了基于时域模型识别的纵联保护原理。考虑到电力系统饱含实时量测数据，被保护对象更多地以数字化“身份”出现电力系统中，因此，研究对象的数字化“身份”会比物理模型更真实有效。基于此，也有基于数字孪生思想的交流输电系统动态状态估计的保护，可视为模型匹配思想的演化。随后，有学者将数字孪生思想融入直流线路保护研究，缓解了保护四性矛盾，全面提升了保护性能。
4、上述数字孪生的保护思想将输电线路与外界进行解耦，只关注研究对象本身结构和参数属性的变化，从原理上避免了系统振荡、电源特性、分布参数、谐波等因素的影响，有望解决规模化新能源接入后的线路保护共性问题。现有技术执行该技术思路时，通过构建物理空间中的机理模型，再进行相模变换，将相域电气量变换为模域电气量；将相域中的耦合关系通过变换矩阵进行解耦。基于相模变换的思想可知，经典简化论通常基于物理定律、理论推导寻求虚、实之间的确定性关系，从而对复杂系统进行解耦，方便理论研究。然而，实际工程中，线路并非完全均匀换位，基于机理模型的相模变换并非能达到完全的解耦效果。此外，线路参数受天气、温度等各种条件影响，机理模型中的线路参数本质是缓慢时变的。因此，机理模型本身是不准确的。基于经典简化论构造的确定性变换也本身是不存在的，因此，纯粹的基于机理模型构造保护原理难以避免误差的累积效应。当外界环境改变时，模型的参数将产生偏差，孪生模型误差/不确定性的累积效应将导致其难以持续有效的对线路状态进行检测。
5、因此，怎样才能克服孪生模型误差/不确定性的累积效应的问题，在外界环境改变后仍能够准确对输电线路进行有效的状态检测和分析，成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，可以克服孪生模型误差/不确定性的累积效应的问题，在外界环境改变后仍能够准确对输电线路进行有效的状态检测和分析。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，包括以下步骤：
4、s1、构建交流输电线路的等效数字模型并对其离散化；等效数字模型中，电容参数、电阻参数与电感参数为虚拟状态量，以反映线路的物理特性；
5、s2、对等效数字模型进行参数初始化，并使用递推最小二乘法对等效数字模型的虚拟状态量进行参数优化更新，得到状态评估模型；
6、s3、采集电路各端口的实时状态量并输入状态评估模型中，得到数字空间中的状态变量瞬时值
7、s4、根据计算状态评估模型的总状态变化量δζ(t)，若|δζ(t)|＞ζset，则判定为线路存在异常并转到s5；若|δζ(t)|≤ζset则返回s3；其中，ζset为预设的变化阈值；
8、s5、进行分相差动分析，若某一相的分相状态变化量累积值大于预设累计值，则判断为该相发生区内短路故障，并发出分相跳闸信号；否无分相区内短路故障，则判断为发生区外故障。
9、优选地，s1中，构建的等效数字模型中，各端口的电气量与虚拟状态量满足如下方程：
10、
11、其中，r＝diag(ra,rb,rc)；l＝diag(la,lb,lc)；c＝diag(ca,cb,cc)；idm＝[ida,idb,idc]t；idn＝[ida,idb,idc]t；vmn＝vm-vn；imn＝im-in；
12、式中，vmn、imn、分别设差动电压、差动电流、制动电压、制动电流；r、l、c分别为电阻参数矩阵、电感参数矩阵和电容参数矩阵；diag表示对角矩阵；vm为m端的实测端口电压；vn为n端的实测端口电压；im为m端的实测端口电流；in为n端的实测端口电流。
13、优选地，s2中，使用递推最小二乘法对线路正常数字模型进行参数优化更新时，利用端口实测的制动电压、电流更新电容参数；利用差动电压、电流更新电阻、电感参数。这样，本方法的数字模型保留了机理模型的结构属性这一本质特征，并将参数属性模糊化。即在结构上与物理实体保持一致性或者相似性，将参数变为自适应调整的量。从而可以将被保护线路与外界解耦，在虚拟空间采用数字模型作为不同种类线路机理模型的等效表征，不受端口处电源特性、系统振荡、通信同步等因素的影响，不依赖于实际线路模型和参数。
14、优选地，s2中，电容参数的更新方程为：
15、
16、式中，λ＝λi，其中，λ表示遗忘因子，i表示单位矩阵；
17、参数初始化的内容包括：设置p0，并按照实际电容参数设置c(0)中的各元素。
18、优选地，s2中，电阻、电感参数的更新方程为：
19、
20、其中：
21、
22、vmn＝diag(vmn)；
23、
24、式中，iaa、iab、iac分别表示a、b、c相差动电流。
25、优选地，s2中，判断本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S1中，构建的等效数字模型中，各端口的电气量与虚拟状态量满足如下方程：
3.如权利要求2所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S2中，使用递推最小二乘法对线路正常数字模型进行参数优化更新时，利用端口实测的制动电压、电流更新电容参数；利用差动电压、电流更新电阻、电感参数。
4.如权利要求3所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S2中，电容参数的更新方程为：
5.如权利要求4所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S2中，电阻、电感参数的更新方程为：
6.如权利要求5所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S2中，判断参数优化更新是否满足要求的过程包括：
7.如权利要求6所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S3中，采集的实时状态量包括电压和电流；
8.如权利
9.如权利要求8所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S5中，分相差动分析的过程包括：
10.如权利要求9所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：S5中，若认为某相发生区内短路故障，还进行故障测距；故障测距的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：s1中，构建的等效数字模型中，各端口的电气量与虚拟状态量满足如下方程：
3.如权利要求2所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：s2中，使用递推最小二乘法对线路正常数字模型进行参数优化更新时，利用端口实测的制动电压、电流更新电容参数；利用差动电压、电流更新电阻、电感参数。
4.如权利要求3所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：s2中，电容参数的更新方程为：
5.如权利要求4所述的基于虚拟孪生的交流输电线路纵联保护方法，其特征在于：s2中，电阻、电感参数...
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