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《A novel linear regression density peak clustering-based transmission line protection for line-commuted converter-voltage source converter hybrid high voltage direct current system》
题目：基于线性回归密度峰值聚类的LCC-VSC混合高压直流输电线路新型保护方法
作者：雷顺广，束洪春，李志民，胡毅男，田鑫萃，刘太文
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目前，直流线路保护都是通过设置定值进行故障识别，定值整定主要以已有类似工程定值为参照，通过仿真数据或者实验数据验证定值合理性并确定定值，整定过程缺乏理论依据。实际工程中已多次出现因定值设置不合理导致的事故，如天广工程直流线路行波保护误动，高肇直流因接地极过压保护动作不当引起双极闭锁，兴安工程接地极不平衡保护动作导致双极闭锁等。此外，实际工程在运行过程中，线路参数等会发生变化，导致定值不再适配，需要重新整定，保护的定值整定和适应性问题是高压直流输电工程运行过程中存在的难题。为了解决上述问题，本文利用人工智能算法提出了基于线性回归密度峰值聚类的混合高压直流系统直流线路保护方法。
在直流输电线路发生区内故障和区外故障时，直流电流突变方向特征不同；在发生区内正极故障、区内负极故障以及区内双极故障时，正负极电流突变幅值以及突变斜率特征不同。由此，本文利用正负极电流构成故障识别数据矩阵，利用线性回归算法求取正负极电流斜率，进而计算正极电流、负极电流、正极电流斜率、负极电流斜率的欧式距离，对四者欧式距离加权重构定义为正负极电流之间的总距离；然后计算局部密度和相对距离，最终实现对直流线路故障和阀侧直流故障的识别，不需要定值整定。
图1为基于线性回归密度峰值聚类保护算法的故障识别结果。结果表明该算法能够有效识别不同过渡电阻以及不同故障距离下的区外故障（external fault，EF）和区内故障（internal fault，IF），以及能够准确识别区外正极故障（external positive fault，EPF）、区外负极故障（external negative fault，ENF）、区外双极故障（external pole-to-pole fault，EPPF）、区内正极故障、区内负极故障以及区内双极故障。
图1 故障识别结果
图2-图4分别为噪声干扰为40 dB、30 dB、20 dB下故障识别结果。结果表明该保护算法能够在不同噪声干扰下正确识别故障类型，具有较好的抗噪声干扰能力。
图2 信噪比为40 dB下故障识别结果
图3 噪声干扰为30 dB下故障识别结果
图4 噪声干扰为20 dB下故障识别结果
本文利用人工智能算法提出了基于线性回归密度峰值聚类的混合高压直流系统直流线路保护方法，能准确识别不同故障类型、不同故障距离、不同过渡电阻以及不同噪声干扰下的故障，无需故障选极判据，结构简单，无需定值整定，自适应性强。进一步实用化改进后，可应用于现有和待建高压直流输电工程，有助于提升混合直流输电控保系统数字化和智能化水平。
Shunguang Lei, Hongchun Shu, Zhimin Li, Yinan Hu, Xincui Tian, Taiwen Liu: A novel linear regression density peak clustering-based transmission line protection for line-commuted converter-voltage source converter hybrid high voltage direct current system High Voltage. 9(5), Pages 1159-1170(2024).
束洪春，男，昆明理工大学学术委员会常务副主任、教育部省部共建智能电网故障检测与保护控制协同创新中心主任。二级教授、博士生导师、国家“万人计划”教学名师、享受国务院特殊津贴专家、首批“云岭学者”、省第四批学术技术带头人(二层次)、省第二届教学名师。获全国优秀科技工作者、全国模范教师、全国五一劳动奖章、全国无党派人士为建设小康社会作贡献先进个人、全国优秀教师等荣誉，获首届云南省教育功勋奖。牵头获省部级一等奖以上6项：教育部技术发明一等奖1项，云南省技术发明特等奖2项、一等奖2项和科技进步一等奖1项。其他科技奖9项：中国电力创新一等奖1项，中国电机工程学会、中国电工技术学会二等奖各一项，南方电网科技进步二等奖1项、云南省科技进步三等奖2项，中国产学研合作创新奖1项和创新成果二等奖1项、中国专利优秀奖1项。连续5年入选斯坦福全球前2%顶尖科学家“终身科学影响力排行榜（1960-2021）”和“年度科学影响力排行榜”双榜单。主要研究方向是电力系统继电保护与故障测距、配电网故障自愈、新能源并网主动支撑技术、电力储能系统控制与保护。
雷顺广，男，博士，特聘教授，2024年毕业于哈尔滨工业大学，获电气工程专业工学博士学位。目前就职于昆明理工大学电力工程学院，参与国家自然科学基金重点项目1项、云南省重点研发计划2项、发表SCI/EI期刊论文14篇（其中IEEE Transactions系列期刊5篇，1篇连续两次入选ESI高被引论文）。主要研究方向为高压直流输电保护控制与故障测距、大规模新能源经柔性直流送出系统控制保护、新能源并网主动支撑技术、电力储能系统控制与保护。
李志民，男，哈尔滨工业大学教授，博士生导师，主要研究方向是新型电力系统优化运行、智能控制与高性能仿真。
教育部省部共建智能电网故障检测与保护控制协同创新中心团队目前拥有科研人员36人，其中高级职称13人，省级以上高层次人才称号7人；博士、硕士研究生120名。主持承担“863计划”课题1项，国家自然科学基金重大计划项目1项、重点项目2项、一般项目8项，云南省重大、重点和科技攻关项目6项，南方电网委托科技项目20余项；获发明专利授权200余项；牵头或参与制定电力行标6项，制定发布企标1项；发表论文500余篇，其中ESI高被引论文17篇；获教育部技术发明一等奖1项、云南省科技特等奖2项、云南省科技一等奖4项、其他科技奖励9项。
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