[發明專利]一種用于直流電網單端保護的故障識別方法

有效

• 申請號: 202110491449.2
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113030653B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 王洪彬;周念成;王強鋼;倪靜怡;廖建權;魏能嶠;于大川
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 周玉玲

本發明涉及一種用于直流電網單端保護的故障識別方法：實時采集線路的瞬時電流，當電流變化率超過保護啟動閾值g時，則判斷發生故障，并獲取故障電流；根據故障電流確定地模分量和線模分量增量，根據故障發生時的電流變化率K確定閾值縮比因子：根據閾值縮比因子自適應整定區內故障保護閾值，并構建故障電流模量幅值相平面；對于不同的故障類型，獲取故障電流模量幅值相平面軌跡，對所述故障電流模量與預設保護閾值進行比較，根據比較結果確定故障發生區域及故障極，以實現保護。本發明改進與完善現有技術耐受過渡電阻能力有限、難以滿足速動性要求以及末端高阻故障檢測靈敏度低的問題，提高了直流電網的運行穩定性。

技術領域

本發明涉及直流電力系統技術領域，具體涉及直流電網單端保護的故障識別技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電迅速發展起來，與傳統高壓直流輸電相比，柔性直流輸電具有電能質量高、損耗低、有功無功靈活獨立控制、輸電容量大、無換相失敗等技術特點。其中，多端柔性直流輸電系統，可實現多電源供電、多落點受電，相比于點對點式直流輸電系統，可降低線路成本、提高供電可靠性、靈活性和系統冗余度，是未來電網發展的必然趨勢。

由于柔性直流輸電系統呈現低阻尼特性，直流線路故障發展迅速，故障電流通常在幾毫秒內爬升到額定值的數十倍，多個換流站出力的疊加更為加劇故障，而直流系統一次設備的耐受過電流水平十分有限。保護動作慢會導致換流站全部閉鎖甚至全網停電，故直流電網保護必須快速識別和切除故障。目前已提出的直流線路保護方案還不成熟，單端保護方法普遍存在閾值整定困難、耐受過渡電阻能力有限、保護范圍非線路全長的缺陷，雙端保護方法難以滿足保護速動性的要求，影響了柔性直流輸電系統運行可靠性。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種用于直流電網單端保護的故障識別方法，解決如何提高故障識別靈敏度與故障識別速度的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：一種用于直流電網單端保護的故障識別方法，包括以下步驟：

實時采集線路的瞬時電流，當電流變化率超過保護啟動閾值g時，則判斷發生故障，并獲取故障電流；

對故障電流進行模量分解，計算故障電流的線模分量增量Δi₁；

根據故障發生時的電流變化率K確定閾值縮比因子：

式中，K_max表示最大電流變化率，K_min表示最小電流變化率，K_S表示閾值縮比因子；根據閾值縮比因子自適應整定區內故障保護閾值：

k′_set1＝K_Sk_set1；

式中，k_set1表示預設區內故障保護閾值，k′_set1表示自適應區內故障保護閾值；

根據故障電流的線模分量增量Δi₁和自適應區內故障保護閾值k′_set1判斷故障發生區域：當Δi₁＞k′_set1，則判斷發生區內故障；當0＜Δi₁＜k′_set1則判斷發生前向區外故障；當Δi₁＜0，則判斷發生后向區外故障。