[發明專利]基于混合型直流斷路器的柔性直流電網故障性質識別方法

有效

• 申請號: 201811435399.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109659910B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李博通;崔漢青;溫偉杰;戴冬康
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H1/00;G01R31/08
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于混合型直流斷路器的柔性直流電網故障性質識別方法，包括：根據故障所在線路的參數分析計算該線路發生瞬時性故障時，相關直流斷路器的隔離開關重合后，斷路器線路側電壓；對斷路器線路側電壓進行積分，獲得故障判據的整定值；閉合故障線路一側直流斷路器的隔離開關，測量斷路器線路側電壓并對其進行積分，并與故障判據整定值進行比較，若積分結果大于整定值，則判定線路故障為瞬時性故障，可以進行重合操作；若積分結果小于整定值，則線路故障為永久性故障，需要將故障線路完全斷開。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，尤其涉及直流電網架空輸電線路智能重合領域，特別涉及柔性直流電網架空輸電線路故障性質識別領域。

背景技術

柔性直流電網的輸電方式主要包括直流電纜輸電與架空線輸電。考慮到后者在降低投資成本、提高輸送容量等方面具有明顯的優勢，所以基于直流斷路器與架空線路的柔性直流電網是未來高壓柔性直流輸電發展的主要方向。然而，由于架空線路所處的外部環境惡劣，其發生接地故障的概率更高，更容易造成停電事故，影響系統供電的可靠性。

考慮架空線故障的故障性質多為瞬時性故障，可以通過對線路上的直流斷路器設計合理的重合策略來快速恢復供電，提高系統供電的可靠性。斷路器重合時，若重合于永久性故障，會對線路以及相關設備造成嚴重的二次沖擊。因此，如何在重合前快速識別線路的故障性質是實現重合閘的基礎，具有重要的研究價值。

發明內容

鑒于故障線路重合之前需要準確且快速的判斷線路的故障性質，本發明提出一種基于混合型直流斷路器的柔性直流電網架空輸電線路故障性質識別方法。該方法是指在架空線故障重合時，先重合直流斷路器的隔離開關，然后測量直流斷路器線路側電壓，根據線路側電壓的差異來判斷線路的故障性質。技術方案如下：

一種基于混合型直流斷路器的柔性直流電網故障性質識別方法，執行如下步驟：

(1)根據故障所在線路的參數分析計算該線路發生瞬時性故障時，相關直流斷路器的隔離開關重合后，斷路器線路側電壓：

式中，U為直流側系統電壓，U_m與T分別表示線路側電壓振蕩的幅值與時間常數，計算式為：

式中，R_MOV為直流斷路器MOV的阻值，C_Z為轉移支路等效電容，C_g1與C_m1分別為故障線路對地電容以及相間電容。

(2)對斷路器線路側電壓進行積分，獲得故障判據的整定值；

(3)閉合故障線路一側直流斷路器的隔離開關，測量斷路器線路側電壓并對其進行積分，并與步驟(2)計算的故障判據進行比較，若積分結果大于故障判據，則判定線路故障為瞬時性故障，可以進行重合操作；若積分結果小于故障判據，則線路故障為永久性故障，需要將故障線路完全斷開。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

在故障隔離及故障性質的判斷期間，不需要閉鎖換流器，系統中所有換流器都能繼續運行，系統供電的可靠性較高；線路故障為永久性故障時，在故障性質判斷期間故障線路上的電流很小，避免了大電流對線路及相關設備造成沖擊，系統的安全性較高；線路故障為瞬時性故障時，本方法能夠快速識別故障性質并重合斷路器來恢復供電，提高了系統供電的可靠性。

附圖說明

圖1為瞬時性故障下斷路器隔離開關重合后的等效電路；

圖2為瞬時性故障下斷路器隔離開關重合后的簡化電路；

圖3為永久性故障下斷路器隔離開關重合后的等效電路；

圖4為永久性故障下斷路器隔離開關重合后的簡化電路。