[發明專利]一種基于直流電流波形曲率變化差異的故障快速識別方法

有效

• 申請號: 201710724344.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107677931B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 賈科;王聰博;李猛;李晨曦;宣振文;畢天姝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種基于直流電流波形曲率變化差異的故障快速識別方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、針對含電力電子換流器的多端柔性直流配電系統，根據直流雙極短路故障發生后各階段的電氣量特征，獲得直流線路故障后故障電流的數學表達式；

步驟2、根據所得到的故障電流數學表達式，利用故障后電流波形曲率的變化差異，通過曲率算法識別出故障線路；具體過程為：

首先將所得到的故障電流數學表達式進行微分，得到故障分量電流的變化率表示為：

進一步將故障電流數學表達式帶入曲率公式，計算故障初始時刻直流電流的彎曲程度表示為：

所述彎曲程度與直流配電系統等效的電阻、電抗相關，能同時反應電阻R和電感L的物理特性，進而通過曲率算法識別出故障線路；

其中，U_dc是橋臂投入子模塊的電容電壓之和；C₀為子模塊電容初值；n為子模塊個數；L為電感；I₀為電感電流初值；電抗器的直流阻抗、電容器的串聯阻抗、放電回路金屬構件的接觸電阻統一用R_Stray表示；

步驟3、再根據直流電流變化率di/dt的變化情況，選擇線路開關動作，實現線路的故障保護。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，在所述步驟1中，獲得直流線路故障后故障電流的數學表達式的過程為：

設電容電壓初值為V₀，電感電流初值為I₀，電抗器的直流阻抗、電容器的串聯阻抗、放電回路金屬構件的接觸電阻統一用R_Stray表示，則故障后電容電壓通過求解二階微分方程得到：

式中，為放電電流衰減的時間常數；為放電電路固有角頻率；

為振蕩放電電流的角頻率；為由初始電流引起的放電電流的初相角；

進一步得到直流線路故障后故障電流的數學表達式為：

式中，U_dc是橋臂投入子模塊的電容電壓之和，C₀為子模塊電容初值，n為子模塊個數，σ為放電電流衰減的時間常數；ω為振蕩放電電流的角頻率；α為由初始電流引起的放電電流的初相角；L為電感。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3的具體過程為：

若系統穩定運行，則直流電流變化率di/dt一直保持為零；

在發生故障瞬間，若計算di/dt值大于本地線路故障整定值Imax時，則兩側換流器全部閉鎖，本地線路開關動作；

若計算di/dt啟動且未達到Imax值時，則利用所述步驟2的曲率算法識別出故障線路，再根據計算結果，利用保護裝置有選擇性的閉鎖換流站，最后開關動作。