[發明專利]一種柔性變電站系統直流線路保護方法及裝置

有效

• 申請號: 201710499199.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107093891B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 劉穎;賈科;張祥龍;李晨曦;肖智宏;陳煒
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網北京經濟技術研究院;華北電力大學;國網山西省電力公司太原供電公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

1.一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于包括以下步驟：

1)基于直流故障情況下的故障回路推導出故障電流數學表達式，進而得到故障電流；

所述故障電流數學表達式為：

式中，故障瞬間直流電壓U_dc是橋臂投入子模塊的電容電壓之和；u_c(t)為故障后電容電壓；I₀為電感電流初值；為放電電流衰減的時間常數，其中電抗器的直流阻抗、電容器的串聯阻抗以及放電回路金屬構件的接觸電阻統一用R_Stray表示，L表示電感；為振蕩放電電流的角頻率；C₀為子模塊電容初值；n為子模塊個數；

2)根據故障電流確定高速電流突變量保護整定原則，完成柔性變電站系統直流線路保護。

2.如權利要求1所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述故障電流數學表達式的求解過程包括以下步驟：

1.1)直流線路發生故障后，電力電子換流器尚未閉鎖，串并聯在故障回路中的子模塊電容經過橋臂電感和直流線路向故障點放電，所構成的故障回路簡化等效成二階電路，得到簡化等效電路的等效參數；

1.2)根據等效電路的等效參數求解出故障后電容電壓u_c(t)為：

式中，為放電電路固有角頻率；為由初始電流引起的放電電流的初相角；由于遠小于則認為ω＝ω₀；

1.3)根據故障后電容電壓u_c(t)以及子模塊電容初值C₀得到故障電流數學表達式。

3.如權利要求1所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述高速電流突變量保護整定原則確定方法包括以下步驟：

2.1)將故障電流數學表達式進行微分得到故障電流變化率；

2.2)根據故障電流變化率di/dt確定高速電流突變量保護判據，根據高速電流突變量保護判據確定保護整定原則。

4.如權利要求3所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述故障電流變化率為：

5.如權利要求3所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述高速電流突變量保護判據為：

式中，E表示電流上升率起始門限，簡稱為起始門限；F表示電流上升率復位門限；Δt表示延時時間；Δt_set表示延時時間整定值。

6.如權利要求5所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述電流上升率復位門限F為：

式中，I_N表示直流線路額定電流,ΔT表示正常情況下直流系統功率調整時間。

7.如權利要求5所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述電流上升率起始門限E設定為故障情況下初始電流增長率的0.5倍。

8.如權利要求5或6或7所述的一種柔性變電站系統直流線路保護方法，其特征在于：所述保護整定原則如下：

當di/dt＞F、di/dt＞E和Δt＝Δt_set同時滿足時，保護裝置啟動；

保護啟動后，若在延時時間內，故障電流變化率持續大于復位門限，則保護動作出口；若故障電流變化率小于復位門限，則保護裝置復位。

9.一種柔性變電站系統直流線路保護裝置，其特征在于包括：故障電流確定模塊和電流保護整定模塊；

所述故障電流確定模塊是基于預先推導出的故障電流數學表達式對柔性變電站系統直流線路故障電流特征進行分析，得到故障電流；

所述故障電流數學表達式為：

式中，故障瞬間直流電壓U_dc是橋臂投入子模塊的電容電壓之和；u_c(t)為故障后電容電壓；I₀為電感電流初值；為放電電流衰減的時間常數，其中電抗器的直流阻抗、電容器的串聯阻抗以及放電回路金屬構件的接觸電阻統一用R_Stray表示，L表示電感；為振蕩放電電流的角頻率；C₀為子模塊電容初值；n為子模塊個數；

所述電流保護整定模塊根據故障電流確定高速電流突變量保護整定原則，完成柔性變電站系統直流線路保護。