[发明专利]一种用于高压交直流混联电网的故障方向判别方法、判别元件

说明书

本发明提出的一种用于高压交直流混联电网的故障方向判别方法和判别元件。根据采集单元检测的逆变侧交流母线三相电压和三相电流，判断故障类型，并向故障方向延时判定模块发出故障状态信号；故障方向延时判定模块在接收到故障方向延时判定模块发出的故障状态信号后进一步判断故障相，通过故障前电流和故障分量电流相角差值经过延时判定，确定故障方向。本发明的有益之处在于它可以在高压直流扰动的情况下，正确辨识出故障方向。

技术领域

本发明属于电力系统输电技术领域，涉及高压直流输电的故障判别，具体涉及一种用于高压交直流混联电网的故障方向判别元件、判别方法。

背景技术

目前，高压及超高压交流线路普遍配置了纵联方向保护，其中故障分量方向元件性能完善，能反应所有类型的故障、不受负荷的影响、不受振荡的影响、动作快速，因而其在纵联保护中应用普遍。根据叠加原理，当交流系统发生故障时，可得到电压故障分量和电流故障分量，在实际计算故障量方向时，是将电压故障分量与电流故障分量之间的相位作为判据，电压故障分量滞后于电流故障分量为正方向故障，电压故障分量超前于电流故障分量为反方向故障。

当仅有直流系统发生扰动时，由前面的分析可知，相当于一个等效电流源的变强或者变弱、退出或者投入等。此时，可以认为在故障电网中只有直流侧一个故障量，虽然会对交流系统电气量有所影响，但方向元件均能正确反映方向，不存在方向误动的问题。当受端电网发生交流故障时，直流控制系统快速响应，直流系统可以看作另一个扰动点，此时交流故障引起的扰动与直流控制系统快速响应所引起的扰动可能会存在主导扰动的更替。以方向元件背侧交流系统故障引起正向直流系统扰动为例，从故障量方向保护的角度看，故障初期以背侧故障为主导，此时判定为反向故障，若在直流控制系统快速响应下直流系统扰动比背侧故障更为严重，则重新判定为正向故障，即出现了暂态功率倒向。对于故障量方向元件，由于灵敏度较高，出现暂态功率倒向时相应的方向保护容易误动。

根据上述的分析，可知，若仅是直流系统发生故障，受端交流系统故障量方向保护不受影响。而受端交流系统发生故障引起直流系统产生严重扰动(如换相失败)，可能引起方向保护的误动作。

传统的基于电压和电流相角差方向元件，应用于交直流混联电网的场景下，由于换相失败，会向交流系统注入负序分量，同时因为高压直流系统的快速调节，会影响到零序和正序分量的幅值，会引起传统方向元件的误判。而基于故障前电流和故障分量相角差的电流方向元件，在交流电网中虽然已经试应用，但是尚未应用于高压直流接入下的交直流混联电网。在传统交流电网中，基于故障前电流和故障分量相角差的电流方向元件，因为潮流方向的不确定，仅由本地信息不能确定故障方向，仅能判断出故障极性。通常在线路两端装设方向元件，通过通信通道进行方向闭锁，由两端信息确定故障区间。而在直流接入下的交流线路中，潮流方向是确定的，是由直流接入点流向交流系统。所以在交直流混联电网中，使用基于故障前电流和故障分量相角差的方向元件，可以直接基于本地信息，判断出故障方向。

因此，考虑到直流系统响应与恢复的快速性，设计适用于高压交直流混联电网的新型交流方向元件成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题。

为此，本发明的目的在于提出了一种用于高压交直流混联电网的故障方向判别元件和故障方向判别方法。

为实现上述发明目的，本发明具体采取以下技术方案：

一种用于高压交直流混联电网的故障方向判别方法，其特征在于，所述故障方向判别方法包括以下步骤：

步骤1：采集高压交直流混联电网换流母线的三相电压、三相电流；

步骤2：根据所采集的换流母线的三相电压、三相电流计算零序电压、零序电流、负序电压、负序电流以及三相功率；

步骤3：监测电网运行状态，发生短路或接地故障后，辨识故障发生类型，然后进入步骤4；