[發明專利]基于行波主頻率的直流系統自適應重合閘方法

有效

• 申請號: 202010597438.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN112564057B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 李猛;梁晨光;張大海;和敬涵;許寅;馬為民;韓柳;馮騰;肖智宏;宮勛;熊凌飛;王晨清;孔祥平;吳聰穎;劉文軒
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;國網經濟技術研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/06;H02H1/00;G01R31/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于行波主頻率的直流系統自適應重合閘方法。該方法包括：在直流系統輸電線路發生故障后，對線路的正、負極電壓及正極電流進行采樣，利用MUSIC算法計算出線路的線模電壓行波的主頻率，判斷電壓行波的主頻率是否等于線路的固有特征頻率的主頻率，如果是，確定線路瞬時性故障，混合斷路器重合閘；否則，利用STFT算法分別提取電壓行波主頻率和固有特征主頻率對應的電壓幅值，計算出特征信號幅值比值。根據特征信號幅值比值變化標定故障消失時刻，基于故障消失時刻確定混合斷路器重合閘的具體時刻。本發明通過主動判斷故障性質，避免了直流斷路器盲目重合于故障，實現了直流斷路器自適應重合閘。

技術領域

本發明涉及電力系統保護和控制技術領域，尤其涉及一種基于行波主頻率的直流系統自適應重合閘方法。

背景技術

高壓直流輸電作為跨區域能源輸送的主干線，具有送電走廊長、覆蓋面積廣、傳輸容量大等特點。考慮經濟性因素，直流輸電多以架空線作為其電能傳輸的通道。架空輸電線路暴露于空氣中，工作條件惡劣，是直流系統中發生故障概率最高的元件，且以瞬時性故障為主。研究直流線路故障后的恢復方案，對保障設備安全、提高供電可靠性和維持整個系統的穩定性尤為重要。

當線路發生故障時，基于電壓源換流器的高壓直流(voltage sourced converterbased high voltage direct current,VSC-HVDC)輸電系統，其換流器出口并聯大電容會向故障點放電；即使閉鎖換流器，交流系統和故障點仍可通過續流二極管構成回路，無法像基于電網換相換流器的高壓直流(line commutated converter based high voltagedirect current,LCC-HVDC)系統一樣通過控制系統清除故障。因此，柔性直流系統多在線路兩端加裝直流斷路器，實現故障線路的隔離，提高系統運行的可靠性。

基于架空線路的柔性直流輸電系統故障重啟策略為：換流器閉鎖-斷路器跳閘-(故障性質識別I)-去游離-(故障性質識別II)-重啟。其中，系統恢復能否成功的關鍵在于對故障性質的識別，若為瞬時性故障，則控制斷路器合閘，建立系統電壓；若為永久性故障，則閉鎖換流器，進行線路檢修。20世紀80年代“自適應重合閘”的概念被提出，其主要目的是避免永久性故障下的重合。相關學者進一步深入研究，并明確自適應重合閘還應該能夠在瞬時性故障下捕捉熄弧時間，確保在恢復電壓階段重合閘成功。當前，自適應重合閘已經在交流電網普遍應用，但該技術在直流系統領域的研究才剛剛起步。

目前，現有技術中的柔性直流系統的故障恢復研究方法可歸納為四類：基于交流斷路器、基于換流器、基于直流斷路器以及基于特征電氣量的故障性質識別方案。

基于交流斷路器的的故障恢復方案主要利用交流斷路器與直流開關的配合實現故障隔離與恢復，該策略不依賴于通信便可完成故障區域的隔離，但故障清除階段會導致整個直流系統退出運行，并且重合閘速度較慢。

基于換流器的重合閘策略也可稱為重啟策略。該類策略主要利用具有故障清除能力的換流器拓撲，在隔離故障后，將換流器運行于特定模式，并通過直流電壓、直流電流以及橋臂電流等相關電氣量來判斷故障性質。但是，該類故障恢復方案受限于換流器本身結構，且用于多端直流電網時，換流閥的閉鎖將導致整個直流系統的退出，擴大了停電范圍。

相比前兩類方法，基于直流斷路器的故障清除及系統恢復策略可選擇性的切除故障線路，最大限度的縮減故障后的停電范圍，避免直流系統整體停運，實現單一直流線路重合，但該類方案均需在去游離時間結束后，通過多次重合斷路器，檢驗電壓是否建立來判斷故障消失與否，缺少對故障性質的預先識別，重合策略具有一定的盲目性。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于行波主頻率的直流系統自適應重合閘方法，以克服現有技術的問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于行波主頻率的直流系統自適應重合閘方法，包括：