[发明专利]利用MMC注入信号特征的交流故障保护方法

说明书

本发明公开一种利用MMC注入信号特征的交流故障保护方法，包括：柔性交直流混联电网中交流线路故障后，故障线路两端交流断路器跳开，在故障隔离与重合闸的间隔内，控制MMC的调制波幅值，使得MMC的交流电压暂降，健全线路的电压扰动在交流故障线路耦合，交流故障线路感应出特征信号，该特征信号在交流线路故障存在和消失时的传播特性存在差异，利用该差异实现交流故障线路的故障性质判别，进而决定故障输电线路是否重合断路器，实现交流线路故障保护。本发明对交流架空输电线路的供电可靠性和安全稳定运行的提升具有重要意义。

技术领域

本发明属于交流线路故障保护领域，特别涉及一种利用MMC注入信号特征的交流故障保护方法。

背景技术

电力系统的故障绝大多数为输电线路故障，电压等级越高，单相故障的概率越大。输电线路故障多具有瞬时性特点，线路故障后跳开两侧断路器，待电弧熄灭和绝缘恢复后重合能够恢复供电，因此自动重合闸广泛应用于EHV/UHV交流系统中。但若重合于永久性故障，会使电力系统短时间内连续遭受两次故障冲击，降低电气设备绝缘、减少其使用寿命，因此研究能够故障性质识别的自适应重合闸具有一定前景。

在交流系统中，重合闸分为单相重合闸和三相重合闸。目前的研究多针对单相自适应重合闸，主要基于恢复电压、基于瞬时性故障的电弧特性和基于并联电抗器电气特性。当线路上无并联电抗器时，三相故障断路器跳开后，线路电磁能量衰减较快，针对三相重合闸至今尚无可行的故障性质判别方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用MMC注入信号特征的交流故障保护方法，利用柔性交直流混联电网中换流器(MMC)向交流故障线路注入电压脉冲信号进行故障性质判别方法，有助于提高重合闸成功率，减少对换流设备的冲击，保障交流输电系统安全稳定运行。本发明在交流故障隔离和重合闸期间，通过MMC向其交流侧注入电压特征信号，健全线路电压发生扰动，该扰动将在故障线路耦合，该特征信号将在故障输电线路上传播，利用特征信号在线路故障存在与消失时的传播特性差异进行故障性质判别，该发明对交流架空输电线路的供电可靠性和安全稳定运行的提升具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案，包括：

利用MMC注入信号特征的交流故障保护方法，包括：柔性交直流混联电网中交流线路故障后，故障线路两端交流断路器跳开，在故障隔离与重合闸的间隔内，控制MMC的调制波幅值，使得MMC的交流电压暂降，健全线路的电压扰动在交流故障线路耦合，交流故障线路感应出特征信号，该特征信号在交流线路故障存在和消失时的传播特性存在差异，利用该差异实现交流故障线路的故障性质判别，进而决定故障输电线路是否重合断路器，实现交流线路故障保护。

进一步的，所述MMC为半桥子模块拓扑的MMC、混合子模块拓扑的MMC或者全桥子模块拓扑的MMC。

进一步的，所述的交流线路故障为交直流混联系统中交流侧含多回出线的所有交流故障或交流侧只有一回输电线路的非对称故障。

进一步的，所述MMC的调制波幅值为经典双闭环解耦控制下的调制波幅值，通过将常规控制切换为附加控制，实现交流电压的暂降。

进一步的，交流故障线路感应出的特征信号为电压脉冲信号，其发生次数和幅值由MMC的附加控制策略控制。

进一步的，附加控制策略控制MMC的调制波幅值，使得MMC的交流电压暂降，健全线路的电压扰动在交流故障线路耦合，在交流故障线路注入特征信号；结合故障线路电流、电压和断路器位置节点作为MMC注入特征信号的启动判据，其中电压电流判据为：

其中，和为故障线路电压和电流，U_N和I_N为故障线路正常运行时的额定电压和电流。