[發明專利]一種柔性直流電網故障檢測方法

在審

• 申請號: 202110631425.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113358973A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 楊鳴;司馬文霞;付崢爭;袁濤;孫魄韜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉思言

本發明提供了一種柔性直流電網故障檢測方法。本發明的柔性直流電網故障檢測方法基于故障分量構成啟動判據判斷是否發生短路故障，獲取故障電壓2模分量，建立故障線路識別判據實現柔性直流電網故障快速檢測。本發明的柔性直流電網故障檢測方法具備速動性和耐高過渡電阻特性，能快速識別故障線路、故障類型和故障極。

技術領域

本發明涉及電網故障檢測領域，具體涉及一種柔性直流電網故障檢測方法。

背景技術

在被保護線路發生單極接地、雙極短路等故障時，直流線路檢測啟動并快速可靠地檢測故障，以達到給直流斷路器發送開斷指令以便快速隔離的目的。柔性直流電網線路發生短路故障時，電氣量具有以下故障特性：直流極間電壓迅速跌落至零，橋臂電流和直流電流在幾個毫秒內迅速上升。這對線路故障檢測提出了極高的要求，即要求在幾個毫秒內實現故障的可靠定位。

現有柔性直流電網線路故障快速檢測方案存在著以下不足：過度依賴電氣量幅值及其變化率，對過渡電阻極其敏感，僅對低過渡電阻故障工況響應靈敏度高，難以準確且全面檢測柔性直流電網線路短路故障；以犧牲速動性換取耐過渡電阻能力的故障檢測方案難以快速且全面檢測柔性直流電網所有線路短路故障。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種柔性直流電網故障檢測方法。為實現本發明的目的，本發明的技術方案如下。

一種柔性直流電網故障檢測方法包括：

對直流電壓進行采樣，提取故障分量；

基于故障分量構成啟動判據判斷是否發生短路故障；其中，所述啟動判據為式一(1)：

式中，u_Rp、u_Rm、u_Rn分別為正極線、金屬回線、負極線限流電抗器線路側測得的電壓故障分量，U_Thre1為啟動判據閾值電壓；當滿足式一(1)，則故障檢測啟動。用式二(2)將時域量轉變為模域量，獲取故障電壓2模分量u_R2:

式中，u_R0，u_R1，u_R2為故障電壓模域量，其中，u_R0，u_R1為故障電壓0和1模分量；

建立故障線路識別判據；其中，故障線路識別判據包括低阻判據和高阻判據，其中低阻判據用于識別接地電阻較低的故障，而未能滿足低阻判據的高阻故障則采用高阻判據來識別，低阻判據包括：

式中，u_R代表u_Rp或u_Rm或u_Rn；Δ₁是基于電壓變化率輔助判據的閾值，其選取需要小于發生近區故障時R₁₂對地故障電壓變化率，K_rel2為可靠性系數；

高阻判據包括：

R(u_ref,u_R2)＞R_thre＝K_rel1R(u_ref,u_{R2_ex}) (4)

式中，R(x,y)是利用皮爾遜相關系數計算的x和y之間的相似度；u_{R2_ex}是在發生區外故障時，故障檢測裝置測得的故障電壓2模分量；R_thre是故障線路識別閾值，K_rel1為可靠性系數設為，u_ref為當直流線路中點發生金屬性單極接地故障時，故障檢測裝置測得的故障電壓2模分量；

基于高阻判據和/或低阻判據判斷線路是否發生短路故障；