[发明专利]模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法

说明书

一种模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法，主要针对具有多条出线的采用高阻接地的中压柔性直流配电网，属于电力系统继电保护技术领域，其特点是：结合单极接地故障特征，获取柔性直流配电网的0模故障网络；以健全线路的0模故障网络为基础，对每条线路建立数学模型；利用线路集中参数模型适用频带范围内的0模暂态电流和电压求解该数学模型在最小二乘意义下的对地电容参数；通过该电容参数判断线路0模故障网络与所建模型是否相符来识别故障线路。本发明所述方法原理简单，易于实现，除了本线路首端电气量，不需要其它信息来进行故障线路检测，每条线路可独立选线，耐受过渡电阻能力强。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，涉及具有多条出线且采用高阻接 地方式的中压柔性直流配电网单极接地故障线路检测方法。

背景技术

随着现代电力电子技术的长足发展以及新能源发电系统、直流负载、 供电需求的不断增多，基于电压源型换流器(Voltage Source Converters， VSC)的中压柔性直流配电网已成为国内外的研究热点及配电网的重要发 展方向。然而，中压直流配电网的接地方式将会直接影响其运行的可靠性、 安全性和经济性。

中压直流配电网接地方式取决于该系统中换流器(如：整流器、逆变 器、DC/DC等)的接地方式。对于两电平的VSC而言，其接地方式有直流 侧分裂电容中点直接接地和不接地两种方式；对于模块化多电平换流器 (Modular Multilevel Converter，MMC)，其接地方式主要有直流侧经大钳 位电阻中点接地和换流变压器直流侧绕组中性点经高阻接地的接地方式。

两电平VSC直流侧分裂电容中点直接接地方式下的直流配电网发生单 极接地故障，直流侧分裂电容放电将造成很大的暂态电流，同时交流侧电 源将会提供一个较大的稳态短路电流，因此需要非常快速的切除故障线路， 以保证系统安全运行。VSC采用分裂电容中点不接地或MMC采用直流侧 (或交流侧)高阻接地的直流配电网发生单极接地故障时，VSC以及MMC 子模块中的大电容均无法形成有效的放电回路，暂态短路电流仅仅只是线 路对地电容的放电电流，其数值相对较小且持续时间很短(3ms左右)，而 稳态短路电流由于大接地电阻的存在也很微弱。因此采用高阻接地或不接 地的直流配电网在单极接地故障时可以继续运行，这种接地方式下的直流 配电网将具有更高的供电可靠性。目前，我国南方电网公司±10kV直流配 电网则采用了MMC交流侧高阻接地的方式。

然而，与小电流接地的交流配电网相似，高阻接地或不接地直流配电 网在单极接地故障后，其极间电压不变，系统可以带故障运行，但是故障 极对地电压跌至为0，非故障极对地电压升至原来的两倍，长期运行将会威 胁健全系统的绝缘，因此仍然需要准确的检测出单极接地故障线路。

目前，有关直流配电网单极接地故障检测的研究和应用主要集中在低 压直流系统，如：发电厂、变电站直流系统、通讯系统以及舰船直流供电 系统中。低频交流信号注入法和直流漏电流检测法是两种比较常用的方法。 其中，低频交流信号注入法通过向直流系统中注入低频交流信号来检测单 极接地故障，该方法的精度受线路分布电容影响以及其它信号的干扰较大； 直流漏电流检测法，虽不受线路分布电容的影响，但稳态直流漏电流数值 较小测量比较困难。

显然，上述方法在用于高阻接地或不接地的中压直流配电网时，其固 有问题难以克服，因此不管是中压直流配电网还是低压直流配电网，均需 研究其它新的方法来解决单极接地故障线路可靠、灵敏检测的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原理简单、易于实现、准确度高、耐受过 渡电阻能力强、暂态电气量能充分利用的模型参数识别的单极接地故障线 路检测方法。

为了达到上述目的，本发明提供的具有多条出线且采用高阻接地方式 的中压直流配电网单极接地故障线路检测方法的具体步骤为：