[发明专利]一种柔性直流输电系统直流单极接地故障判断方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统直流单极接地故障判断方法，获取直流侧正、负直流母线对地电压，若其中一个电压值的绝对值小于低压限值且另一个电压值的绝对值大于高压限值，并且满足持续时间大于设定甄别时间的条件，则可判定绝对值小于低压限值的电压值对应的直流母线发生单极接地故障。本发明依据直流单极接地故障发展过程中电压的变化特性，选择正负直流母线对地电压作为直流单极接地故障辨识参数，除此以外，增加了电压参数的超限时间作为另一主要判据，提高故障辨识的准确率，避免其它故障引起的误判。该方法能够快速准确对模块化多电平换流器柔性直流输电系统直流单极接地故障进行辨识。

技术领域

本发明属于电力系统柔性输配电、电力电子和用户电力技术领域，具体涉及一种模块化多电平换流器柔性直流输电系统直流单极接地故障判断方法。

背景技术

随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的柔性直流输电技术日益受到重视。模块化多电平换流器是柔性直流输电系统应用中电压源换流器的一种，它由多个半桥子模块按照一定的方式连接而成，通过分别控制各个子模块IGBT组件的投入和切除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。

输电线路是模块化多电平换流器柔性直流输电系统的重要组成部分。目前柔性直流输电工程普遍采用电缆进行功率传输，一方面使得系统造价大大升高，一方面直流电缆还受到直流电压的限制，功率输送十分有限，我国直流电缆技术也较落后；特高压直流输电工程均采用架空线进行功率传输，但是由于传输距离较远，跨区地理环境复杂，直流故障率较高，数据显示线路故障约占直流输电系统故障的50％，其线路保护正确动作切除故障也只有50％，从而导致不必要的直流停运。将架空线引入到柔性直流输电中，可以降低系统造价，同时提升系统电压等级，提升系统容量，但是如何提升输电线路故障时线路保护的正确动作率，减少不必要的直流停运，是一个很大的难题，而线路保护的正确动作取决于对线路故障的快速地、准确地辨识。

直流单极接地故障是直流线路故障的一种，所谓单极接地是指直流系统有正负两极，任意一极接地则为单极接地。一般直流系统发生正极接地有造成保护误动作的可能。因为电磁操动机构的跳闸线圈通常都接于负极电源，倘若这些回路再发生接地造成绝缘不良就会引起误动作。直流系统负极接地时，如果回路中再有一点发生接地，就可能跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒动，或烧毁继电器，或是熔断器熔断等。目前文献对直流单极接地故障的研究重点主要是在保护策略上，对于故障辨识的研究并不多，也没有形成普遍的共识和详细的辨识参数整定原则。

中国专利申请号201210326230.8公开了一种全桥MMC-HVDC直流故障分类检测与保护方法，针对直流单极接地故障的判别，通过检测两极电压的方式进行判断，若两极电压的值超出设定阈值，则说明检测到单级接地故障的发生。这种判断方法的唯一判别条件就是正负直流母线的电压，判断条件比较单一，很容易发生误判现象，例如系统发生交流单相或双相接地故障时，正、负直流母线电压会越过阀值，虽然满足电压判断条件，但是实际却没有发生直流单极接地故障，造成了误判。因此，这种判别方式可靠性较低，为提高系统可靠性、保护及时性和运维高效性，亟待提出一种高效普遍适用的模块化多电平换流器柔性直流输电系统直流单极接地故障辨识方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统直流单极接地故障判断方法，提高判断直流单极接地故障的可靠性，避免其它故障引起的误判。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种柔性直流输电系统直流单极接地故障判断方法，获取直流侧正、负直流母线对地电压，若其中一个电压值的绝对值小于低压限值且另一个电压值的绝对值大于高压限值，并且满足持续时间大于设定甄别时间的条件，则可判定绝对值小于低压限值的电压值对应的直流母线发生单极接地故障。

直流母线发生单极接地故障的辅助判据为阀侧接地电流值，即满足接地电流值大于电流限值的判断条件。

所述直流侧正、负直流母线对地电压及阀侧接地电流值均为标幺值的格式。