[发明专利]一种多端混合直流输电系统汇流母线故障判别方法

说明书

本发明公开一种多端混合直流输电系统汇流母线故障判别方法，首先对汇流母线连接的各直流支路电流进行采样，继而利用各直流支路电流采样值构造极性判别值，从而判别对应于各直流支路的故障方向，最后综合各直流支路故障方向判别结果，判断汇流母线是否发生故障。该故障判别方法对电流同步性要求不高，能够准确识别汇流母线故障，从而实现对汇流母线的保护。本发明判别方法对多端混合直流输电系统安全稳定运行具有重要意义。

技术领域

本发明属于电力系统混合直流输电技术领域，具体涉及一种多端混合直流输电系统汇流母线故障判别方法。

背景技术

直流输电是历史上最早出现的输电方式，早期的直流输电无换流环节，电能由直流电源直接送往直流负荷，即发电、输电和用电均为直流形式，但随着交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展，尤其是变压器具有可以方便地转换交流电压幅值这一特点，交流输电和交流电网逐步占据了电力系统中的统治地位。随着高电压大功率换流设备以及微机控制技术的发展，直流输电的运行性能和可靠性得到改善，由于在输电技术领域，直流输电具有天然优势，例如直流输电不存在交流输电的传输稳定问题，且直流输电线路造价低，损耗小，输电走廊窄，可以实现非同步联网。因此，直流输电技术发展迅猛，现代电网已逐步发展为大规模交直流互联电网。

我国幅员辽阔，能源资源与负荷需求呈逆向分布特点，76%的煤炭资源分布在北部和西北部，80%的水能资源分布在西南部，而70%以上的能源需求集中在东中部，在未来很长时期内，中国电力传输的流向仍表现为大规模西电东送和北电南送的总体格局，远距离大容量输电是实现能源资源优化配置的迫切需要和必然选择。在“西电东送、南北互供、全国联网”的能源战略中，将主要由高压直流输电工程承担远距离大容量输电这一任务。

目前直流输电技术主要有两种技术路线，一种是基于半控型换流设备的电流源换流器型直流输电技术，通常被称为常规直流输电；另一种则是新兴的基于全控型换流设备的电压源换流器型直流输电技术，通常被称为柔性直流输电。常规直流输电技术成熟可靠，经济性好，而柔性直流输电则不存在换相失败问题，并且可以提供动态无功功率，送端采用常规直流输电换流站，受端采用柔性直流输电换流站的混合直流输电系统可充分发挥两种技术的优势，为远距离大容量输电提供了新思路。

与传统的两端直流输电相比，多端混合直流输电系统具有以下优势：一是可以实现多电源供电、多落点受电，提供一种更为灵活、快捷的输电方式。二是常规直流工程在强直弱交系统中存在一定的运行风险，加入柔性直流换流站构成混合系统，提高现有系统的运行性能，如连接弱交流系统、无源网络及新能源发电系统等；三是将常规直流换流站较低造价和运行损耗的优势，与柔性直流换流站在控制性能、交直流故障穿越能力等方面的技术优势相结合，实现更大规模、更远距离和更稳定可靠的直流输电系统。

目前多端混合柔性直流输电系统在世界范围内尚无工程应用先例，且学术界鲜有对其控制保护系统的专题研究。直流汇流母线故障多为永久性故障，且故障程度剧烈，如果不能及时判别汇流母线故障，易对元器件过流能力较弱的柔性直流设备造成损坏。因此，多端混合柔性直流输电系统汇流母线故障后保护系统能否及时准确地判别汇流母线故障，对保障多端混合柔性直流输电系统及交直流互联电网的安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种多端混合直流输电系统汇流母线故障判别方法，本发明判别方法能够超高速判别多端混合直流输电系统汇流母线故障，且对汇流母线连接的各直流支路电流采样值同步性要求不高，具有较好的适应性，对提高多端混合柔性直流输电系统运行的安全稳定性具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明多端混合直流输电系统汇流母线故障判别方法，包括如下步骤：

1）利用多端混合直流输电系统汇流母线连接的各直流支路电流故障分量采样值，构造对应的极性特征值；

2）利用极性特征值构造极性判别值，判别对应于各直流支路的故障方向；