[发明专利]一种柔性直流输电系统直流断线故障判断方法

说明书

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断线故障判断方法。

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。

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，针对直流断线故障的判别，通过检测两端直流电流的方式进行判断，若两端直流电流的值超出设定阈值，则说明检测到直流断线故障的发生。这种判断方法的唯一判别条件就是正负直流母线的电流，判断条件比较单一，很容易发生误判现象，应用范围比较窄。例如当系统轻载(0.1pu)时直流电流本身就比较小(0.1pu)，根据上述专利判断条件，则直接误判为发生断线故障；同时如果系统传输功率为0.15pu时，直流母线电流也为0.15pu，此时如果发生单极接地故障，则恒压控制整流站直流母线电流将降至0.15pu以下，造成错判。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断线故障辨识方法。

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断线故障判断方法，提高判断直流断线故障的可靠性，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断线故障判断方法，检测计算正负直流母线电流、正负直流母线电流变化率和交直流功率差值，当上述各参数同时满足以下条件时，确定该系统发生直流断线故障：

①正、负直流母线电流值I_DCP、I_DCN的绝对值有任意一个小于电流限值I_DCBset；

②正、负直流母线电流变化率的绝对值均大于电流变化率限值ΔI_DCBset；

③交流功率P_AC与直流功率P_DC差值的绝对值大于功率差限值ΔP_Bset。

所述正负直流母线电流I_DCP和I_DCN、正负直流母线电流变化率和交流功率P_AC、直流功率P_DC均为标幺值的格式。

所述电流限值I_DCBset为0.05pu，所述电流变化率限值ΔI_DCBset为0.4pu/ms，所述功率差限值ΔP_Bset为0.05pu。

所述直流功率P_DC的计算公式如下：

P_DC＝|U_DCP·I_DCP|+|U_DCN·I_DCN|

其中，U_DCP、U_DCN为正、负直流母线对参考地电压；I_DCP、I_DCN为正、负直流母线电流。

所述正、负直流母线电流变化率和的计算过程如下：

其中，i_{DCP_t+Δt}、i_{DCN_t+Δt}为t+Δt时刻电流值，i_{DCP_t}、i_{DCN_t}为t时刻电流值，Δt为两次电流的采样时长。