[發明專利]一種用于對真雙極柔性直流輸電系統進行故障判別的方法及系統

有效

• 申請號: 202010595191.6
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111830431B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 王姍姍;趙兵;卜廣全;孫媛媛;楊盼博;李英彪;王鐵柱;吳廣祿;尹睿;余瀟;秦善萌;趙悅彤
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;山東大學;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/54;G01R31/08
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

1.一種用于對真雙極柔性直流輸電系統進行故障判別的方法，所述方法包括：

在柔性直流輸電系統的不對稱運行狀態下，當發生金屬回線的接地短路和斷線故障時，獲取所述直流輸電系統電壓計算值和接地電流計算值；以及獲取所述直流輸電系統電壓測量值和接地電流測量值；

在柔性直流輸電系統的不對稱運行狀態下，若金屬回線存在接地故障，此時會有電流流過金屬回線層，同時接地點構成了回路，會有電流流過，當換流器發生閉鎖故障時，在柔性直流輸電系統的不對稱運行狀態下，有：

其中，i＝1,2,3,4；I_in為第i個換流站的負極直流電流；I_iN為第i個換流站的金屬回線電流；I_ip為第i個換流站的正極直流電流；

在柔性直流輸電系統由對稱狀態切換為不對稱運行狀態時，定直流電壓站存在一個調節過程，I_1N和I_3N分別為：

在穩態時，有：

I_3N＝f(t_∞)＝-I_1N????(5)

其中f(t)為I_3N關于時間t的函數；f(t_∞)為I_3N的穩態值；t為時間；t₀為故障時刻；

若金屬回線存在斷線故障，金屬回線仍有電流流過，接地點沒有回路，穩態情況下，接地點不存在電流，金屬回線層中性線母線電壓會發生偏移，引起直流輸電系統電壓的偏移；

對比所述直流輸電系統電壓測量值和所述直流輸電系統電壓計算值，以及對比所述接地電流測量值和所述接地電流計算值，確定所述金屬回線的故障類型和故障位置。

2.根據權利要求1所述的方法，還包括：建立所述柔性直流輸電系統的拓撲圖，分析所述柔性直流輸電系統在對稱運行狀態下，當發生金屬回線的接地短路和斷線故障時，對所述柔性直流輸電系統運行的影響。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述在柔性直流輸電系統的不對稱運行狀態下，當發生金屬回線的接地短路和斷線故障時，計算所述柔性直流輸電系統的直流輸電系統電壓和接地電流，獲取所述直流輸電系統電壓計算值和所述接地電流計算值，包括：

當所述金屬回線發生接地短路的故障時，根據基爾霍夫電流原理，求得各條支路的電流，其中入地電流：

其中I_g為入地電流；I_1N為換流站S1的負極直流電流；R₁為R₁＝R₁₄+R₃₄，R₁₄為換流站S₁為S₄間金屬回線的電阻值，R₂為R₂＝R_{12_2}+R₂₃，R₂₃為換流站S₂至S₃間金屬回線的電阻值，R_{12_2}為換流站S₁至S₂間金屬回線短路點到換流站S₂的電阻值，R₃＝R_{12_1}，R₃為換流站S₁至S₂間金屬回線短路點到換流站S₁的電阻值，R_g為接地電阻；

并求得各換流站對應中性線母線的電壓U_G1,U_G2,U_G3,U_G4，其中：

U_G1為換流站S1中性線母線電壓,U_G2為換流站S₂中性線母線電壓,U_G3為換流站S₃中性線母線電壓,U_G4為換流站S₄中性線母線電壓；

用同樣的方法求得換流站不對稱運行時，流入接地點電流和各中性線的母線電壓，

I'_g為換流站S4不對稱運行時金屬回線接地點電流；U_G3’為S₄不對稱運行時金屬回線接地，S₃的中性線母線電壓；

其中，R₁＝R₁₄+R₃₄，R₂＝R_{12_2}+R₂₃，R₃＝R₁₂，R₁′＝R₃₄,R₃′＝R₁₄+R_{12_1}，R_12-1＝rL，r為金屬回線單位長度電阻參數，L為接地點離金屬回線母線G₁的距離；R₁₂為換流站S₁至S₂間金屬回線電阻；R₁₄為換流站S₁至S₄間金屬回線電阻；R₃₄換流站S₃至S₄間金屬回線電阻；R_12-1為故障點到S₁間金屬回線電阻；R_12-2為金屬回線故障點到S₂間金屬回線電阻；R₂₃為,換流站S₂至S₃間金屬回線電阻；

當金屬回線存在斷線故障時，接地點不會有電流流過，此時可得：

U_G4＝I_4N(R₁₂+R₂₃+R₁₄)????(10)

由于接地點電位為0，各換流站對地直流電壓在穩態時沒有變化，極間電壓會發生偏移：

U_4P為換流站正極對金屬回線的電壓，U_4n為金屬回線對負極線路的電壓；U_dc為柔直系統直流額定電壓。