[發明專利]一種判斷換流變閥側交流故障相別的方法和系統

在審

• 申請號: 202010736712.5
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111884244A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 潘爾生;徐瑩;梅念;厲璇;李探;高子健
• 申請（專利權）人: 國網經濟技術研究院有限公司;國網山東省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38;H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明一種判斷換流變閥側交流故障相別的方法和系統，包括以下步驟：S1當換流變閥側交流區域發生故障時，通過交流區域的差動保護動作信號判斷故障是否為單相故障，若是單相故障，進入下一步，若否則判斷故障為非單相故障；S2對差動保護動作信號延時t₁之后再次判斷故障是否為單相故障，若是單相故障，進入下一步，若否則判斷故障為非單相故障；S3計算換流變閥側交流區域中各相交流電壓的有效值，判斷是否僅差動保護動作信號對應的相的交流電壓有效值小于閾值，若是則判斷故障為單相故障，并記錄發生故障的電壓相；若否則判斷故障為非單相故障。其能夠可靠、準確的判斷閥側交流區域發生的單相或非單相故障，保證系統的穩定和設備的安全。

技術領域

本發明是關于一種判斷換流變閥側交流故障相別的方法和系統，屬于電力電子技術領域。

背景技術

柔性直流輸電是一種新型的直流輸電技術，其特點是采用基于全控型器件的電壓源型換流器和脈寬調制技術進行直流輸電。柔性直流輸電技術以其更好的可控性和適應性，適合應用于可再生能源并網、分布式發電并網、孤島供電、城市電網供電、異步交流電網互聯等領域。

隨著柔性直流技術的發展，高電壓等級、大容量的工程越來越多，柔性直流系統的拓撲結構，從對稱單極發展成雙極結構。雙極拓撲結構，一般采用站內接地或者是接地極的方式接地，接地點在雙極的中性線區域。在閥側交流區域發生故障后，尤其是單相故障，站內的中性區接地點和故障接地點構成回路，故障后暫態過程中，由換流器提供故障電流，由于故障電流含有直流偏置，導致閥側安裝的交流斷路器，無法拉斷故障電流，使故障電流持續時間較長，容易損壞設備，危害直流系統穩定和安全。

在學術和實際工程中，對上述問題已有了適合的解決方案，即發生單相故障時與其他故障類型的處理策略分離開來，針對單相故障的特征，合理分配保護動作、開關動作的時序，能夠有效的避免開關的損壞并且正確的切除故障。但執行不同策略的前提，是能夠快速準確的判斷出故障的相別。因此，如何區分出不同的交流故障相，成為故障執行邏輯以及故障切除的先決條件，也是保護動作后重要的邏輯之一，但現有技術中還沒有可以簡單快速區分出不同的交流故障相的方法。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種判斷換流變閥側交流故障相別的方法和系統，其通過差動保護的動作信號和換流變閥側交流故障的有效值，判別出換流變閥側交流故障的相別，從而對不同相別的故障采用不同的處理策略，其能夠簡單、可靠、快速的判斷出不同的交流故障相，從而減小對設備的危害和對系統的擾動。

為實現上述目的，本發明公開了一種判斷換流變閥側交流故障相別的方法，包括以下步驟：S1當換流變閥側交流區域發生故障時，通過交流區域的差動保護動作信號判斷故障是否為單相故障，若是單相故障，進入下一步，若否則判斷故障為非單相故障；S2對差動保護動作信號延時t₁之后再次判斷故障是否為單相故障，若是單相故障，進入下一步，若否則判斷故障為非單相故障；S3計算換流變閥側交流區域中各相交流電壓有效值，判斷是否僅差動保護動作信號對應的相的交流電壓有效值小于閾值，若是則判斷故障為單相故障，并記錄發生故障的電壓相；若否則判斷故障為非單相故障。

進一步，換流器所在的拓撲結構中包括用于提供交流電壓的換流變壓器和用于交直流變換的換流單元，換流單元包括若干相，每相均包括上橋臂和下橋臂，每個橋臂均包括橋臂電抗器及模塊化多電平換流器。

進一步，換流變壓器閥側設有第一電流互感器，用于測量換流變壓器閥側電流；換流變壓器和換流單元之間靠近換流單元側設有第二電流互感器，用于測量換流單元閥側連接線上電流；上橋臂的電抗器和換流器之間設有第三電流互感器，上橋臂的電抗器和換流器之間設有第四電流互感器，第三電流互感器和第四電流互感器分別用于檢測上橋臂和下橋臂的電流。

進一步，換流變閥側交流區域為第一電流互感器與第三電流互感器及第四電流互感器之間的所有交流區域。