[發明專利]基于直流電抗器電壓的多端柔性直流電網邊界保護方法

有效

• 申請號: 201710647340.7
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107681641B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 趙成勇;周家培;李承昱;許建中;安婷;周嘯;韓叢達;范征
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;全球能源互聯網研究院;國網安徽省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于電力系統保護技術領域的一種基于直流電抗器電壓的多端柔性直流電網邊界保護方法。該方法在直流電網中每條直流線路兩端均安裝直流電抗器的基礎上，首先對直流線路上的直流電抗器的電壓進行測量采樣，將測量得到的直流電抗器電壓與設定的保護啟動閾值比較來判別線路故障；利用單端直流電抗器的電壓構造直流線路邊界保護，通過單端直流電抗器的電壓即可實現對故障的快速檢測、識別，無需通訊，而且原理簡單、無需復雜的算法、從而快速、可靠地識別直流線路故障，對采樣率要求較低，不受線路分布電容影響，易于實現，大大降低了對硬件的要求；為多端柔性直流電網的直流故障識別提供有效方法。

技術領域

本發明屬于電力系統保護技術領域，特別涉及一種基于直流電抗器電壓的多端柔性直流電網邊界保護方法。

背景技術

基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流輸電，具有高度模塊化、有功無功靈活控制、可向無源負荷供電等優點，廣泛應用于風電場并網、孤島和弱電網供電以及城市供電等領域。基于柔性直流輸電的多端直流電網技術能很好地解決新能源并網及消納帶來的“棄風”、“棄光”等問題。因此，多端柔性直流電網將在未來的電力系統中發揮更大的作用。

直流故障的快速可靠識別是多端柔性直流電網發展的關鍵技術之一。直流電網是一個“低阻尼”系統，故障電流發展更快、故障影響范圍更廣。若不能快速、可靠地識別直流故障線路，將影響整個直流電網的安全、穩定運行。

目前，直流輸電線路通常以行波保護和微分欠壓保護為主，以電流差動保護作為后備保護。行波保護和微分欠壓保護動作速度快，不受線路分布電容的影響，但是對采樣率要求高，耐受過渡電阻能力弱，可靠性差；電流差動保護對高阻接地故障有效，但是易受交流故障及各種干擾的影響，只能通過長延時來多個暫態過程，無法滿足直流電網保護快速性的要求。

通過對現有技術的檢索發現，中國專利CN201610619625.5，公開日為2016年12月21日，公開了基于邊界特性的多端柔性直流電網系統單端量保護方法，其利用小波分解提取出的故障電流高頻分量和平波電抗器上的壓降共同判斷區內、外故障，從而實現對直流故障的快速、可靠識別。但該技術的高頻分量需要經過小波變換提取，算法復雜，對硬件的要求較高，且利用多個電氣量進行綜合判別，不利于故障的快速識別。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于直流電抗器電壓的多端柔性直流電網邊界保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：規定的電壓正方向對正極電抗器來說，電壓正方向為從母線指向線路，而對負極電抗器來說，電壓正方向為從線路指向母線；在規定的電壓正方向下，測量當前采樣時刻t下保護所在的端、正極直流電抗器電壓u_LTp(t)，當u_LTp(t)大于保護啟動閾值U_TH1時，保護啟動，該保護所在線路存在故障；

步驟二：測量當前采樣時刻t下保護所在的端、負極直流電抗器電壓u_LTn(t)，當保護啟動后，計算|u_LTp(t)-u_LTn(t)|和延時Δt后的|u_LTp(t+Δt)-u_LTn(t+Δt)|進行故障判斷：若|u_LTp(t)-u_LTn(t)|<U_TH2且|u_LTp(t+Δt)-u_LTn(t+Δt)|<U_TH2，則判斷為雙極短路故障，否則判斷為單極接地故障；其中，U_TH2為故障類型判據的整定值；u_LTp(t+Δt)、u_LTn(t+Δt)分別為延時Δt后的正、負極直流電抗器電壓；