[发明专利]一种柔性直流电网直流侧故障的处理方法

说明书

本发明提供了一种柔性直流电网直流侧故障的处理方法，该法包括：计算直流电网直流侧故障保护辅助电感参数；检测直流电网的故障参数，根据所述参数判断故障位置；根据所述故障位置动作。本发明提供的技术方案可以快速准确地隔离故障线路，保证故障过程中非故障部分继续正常运行，实现对直流故障的可靠保护。本发明提供的直流断路器辅助电感选取原则可解决直流故障区分度不够的问题，实现了保护性选择性。

技术领域

本发明属于直流电网安全与保护领域，具体讲涉及一种柔性直流电网直流侧故障的处理方法。

背景技术

高压直流电网(high voltage direct current grid，HVDC grid)技术是解决大规模新能源汇集、远距离输送和大范围消纳的有效方法之一。其中，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)由于具有功率双向流动、不存在换相失败、有功无功功率快速解耦控制等特点，成为构建高压直流电网换流站的首选技术方案。

虽然基于MMC的高压直流电网具有诸多优点，但其仍面临许多有待解决的技术问题，特别是直流故障下的电网保护问题，例如故障识别、定位和隔离等。由于直流电网的阻抗很小，且半桥型MMC中存在续流二极管，因此直流故障电流上升速度快，从而给直流电网带来严重影响，所以要求直流电网的保护系统必须在毫秒级的短时间内能够快速响应，且有选择性的正确动作。因此，实现直流电网的故障保护，需要一种有效的方法快速识别直流故障的发生时刻和发生位置，选择性地隔离直流故障区域，并保证非故障部分在故障扰动时能够继续保持正常运行。

现有技术对于直流电网的故障识别、定位和保护方法有所报道。例如“握手原则”披露了通过检测直流线路电压和控制交流断路器、直流开关来识别和隔离故障线路，然而该法的弊端是整个直流电网会停运，且由于交流断路器的动作一般耗时几十毫秒速度慢，系统恢复时间长，因此可能对直流电网和与其相连交流电网的运行带来危害。其次，自阻断型MMC虽可以用于直流侧故障隔离，但该类MMC增加了换流站的投资成本，且只能避免换流器自身的过电流，而并不能彻底的隔离直流故障，从而导致直流电网中所有换流站的短时停运。随着直流断路器(direct current circuit breaker，DCCB)推广和应用，已有将其用于直流故障的保护。但现有技术一般是针对两电平VSC直流故障、星形直流电网、以及单极接地故障，因此，需要提供一种对于直流环网和直流线路极间短路故障的技术方案来对快速识别和处理柔性直流电网故障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种柔性直流电网直流侧故障的处理方法。

一种柔性直流电网直流侧故障的处理方法，所述方法包括：

I、计算直流电网直流侧故障保护辅助电感参数；

II、检测直流电网的故障参数，根据所述参数判断故障位置；

III、根据所述故障位置动作。

进一步的，所述辅助电感的选取包括：

I-1、将直流系统两端进行戴维南等效；

I-2、根据基尔霍夫电压定律确定故障时的直流线路短路故障电流I_f1(t)和直流母线短路故障电流I_f1(t)’；

I-3、比较直流线路短路故障电流和直流母线短路故障电流的速率选取辅助电感。

进一步的，所述直流线路短路故障电流I_f1(t)如下式所示：

所述直流母线短路故障电流I_f1(t)’如下式所示：