[發明專利]一種應用于四端風電直流電網的交流故障定位方法

有效

• 申請號: 202010367066.X
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111521908B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 文勁宇;曹帥;向往;周猛;魯曉軍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;H02J3/36;H02J3/24;H02J3/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種應用于四端風電直流電網的交流故障定位方法，所述方法包括：S1：檢測每個換流站的直流端口電壓，若直流電壓超過正常運行閾值，則判斷所述風電直流電網受端換流站發生交流故障，轉步驟S2，否則繼續進行檢測；S2：計算所述線路1和所述線路4的潮流轉移熵H_OL1和H_OL4，若線路1和線路4的潮流轉移熵的差值ΔH_OL140，則判定電網側換流站GSMMC2發生交流故障，轉步驟S3；若ΔH_OL14ΔH_th，則判定電網側換流站GSMMC1發生交流故障，轉步驟S3，其中，ΔH_th為上限閾值；S3：投入所述耗能電阻裝置，吸收系統故障期間不平衡功率，以使系統恢復正常運行。如此，本發明可以快速準確定位風電直流電網的交流故障位置，且所提出的故障定位方法檢測指標少，計算簡便，無需整定計算。

技術領域

本發明屬于電力系統輸配電技術領域，更具體地，涉及一種應用于四端風電直流電網的交流故障定位方法。

背景技術

隨著新能源發電的需求和直流輸電技術的發展，柔性直流輸電技術目前被廣泛認為是適合并網匯集和遠距離風電外送的有效方式之一。為了進一步提高系統運行可靠性和經濟性，實現風電的多區域匯集、合理分配及消納，基于MMC(modular multilevelconverter)的多端風電直流電網受到了廣泛的關注。

多端風電采用直流組網，雖然能夠提高系統運行效率，降低單位輸電成本，但由于其網架互聯特性，局部故障反而更加容易通過線路擴散到整個網絡。一旦受端換流站發生三相交流短路故障，有功功率無法傳送到該換流站所連接的交流電網中，風電場最大功率跟蹤控制運行下的暫態過剩功率會導致直流線路和換流站子模塊電容發生過電壓危害。不同于海上風電外送系統采用海底電纜輸送方式，大規模陸上風電遠距離輸送通常采用架空線進行傳輸，而架空線路具有故障率高的特點?；诖硕喽孙L電直流電網需具備線路故障定位與故障性質識別能力。

為了檢測和穿越受端交流故障，Feltes,C等提出了在風電場中引入電壓下垂控制，當檢測到直流電壓偏差大于0.1pu時快速降低風電場輸出功率以匹配系統功率缺額。雖然該方法滿足了交流電網對于連接HVDC系統故障處理時間不超過150ms的規定，但該策略僅在點對點系統中驗證了有效性；B.silva等提出了一種通過檢測直流電壓變化來降低故障期間風電場側MMC(wind farm side MMC，WFMMC)接收有功功率的方法。該方法雖然在直流電網中有一定效果，但卻無法定位交流故障發生的位置。傳統的交流繼電保護具有故障定位能力，但其測量信號較多，保護整定計算也相對復雜。此外，針對受端交流故障的本地保護方法僅能保證電網側MMC(grid side MMC，GSMMC)的安全，但是不平衡的風電將進一步觸發WFMMC的連鎖保護。目前來看，柔性直流電網仍然缺乏有效的交流故障定位方法，尤其對于風電并網外送的場景。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種應用于四端風電直流電網的交流故障定位方法，本發明的目的在于解決現有方案無法針對采用柔性直流輸電技術進行風電并網構成多端雙極直流電網進行故障定位的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種應用于四端風電直流電網的交流故障定位方法，所述風電直流電網包括兩個規模不同的風電場1和2、兩個風電場側換流站WFMMC1和WFMMC2、兩個電網側換流站GSMMC1和GSMMC2、一個耗能電阻裝置；

其中，風電場1、2分別與風電場側換流站WFMMC1、WFMMC2通過交流三相母線連接，且風電場2輸出的額定功率大于風電場1；WFMMC1與WFMMC2通過線路1連接，WFMMC1與GSMMC1通過線路2連接，GSMMC1與GSMMC2通過線路3連接，GSMMC2與WFMMC2通過線路4連接，四條線路均為雙回直流架空線，分別連接站內正負極換流器構成“口”字形直流環網；所述耗能電阻裝置并聯在WFMMC2的交流出口處；

所述方法包括以下步驟：