[发明专利]一种诊断柔性直流电网换流器交流侧接地故障的方法

说明书

本发明公开了一种诊断柔性直流电网换流器交流侧接地故障的方法，在伪双极柔性直流网络的每一个AC/DC端直流侧分别装设可监测共模电流及共模电压的继电保护装置，当共模电流异常大，或存在共模电压，但共模电流偏小，或存在共模电压，但共模电流电压的有功功率为负时，则判定该AC/DC端交流侧发生接地故障。本发明适用于包含若干个AC/DC换流器的伪双极柔性直流网络，可在某一个AC/DC端交流侧发生接地故障时，迅速判断故障发生点并发出信号告知控制系统切除该端换流器，保障柔性直流电网安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种直流电网继电保护方法，特别涉及一种诊断柔性直流电网换流器交流侧接地故障的方法。

背景技术

多端柔性直流系统中任一端电压源换流器(AC/DC)交流侧发生单相接地故障时，会在直流侧产生共模电压电流，并且在非故障端产生零序电压，因此需要快速识别故障端并将故障端隔离，以免影响整个直流电网安全运行。

在三相交流不接地电网中，通常通过零序电压检测是否发生接地故障，通过零序电流进行选线。已有文献阐述交流侧出现零序电流、电压会导致直流侧出现共模电流、电压。

然而，由于任一端电压源换流器交流侧发生单相接地故障，会通过直流共模电压电流，在非故障端产生零序电压，因此零序电压保护不能判断哪一端换流器发生接地故障。由于全直流网中都会出现共模电压，因此，单一的共模电压也难以判断哪一端换流器发生接地故障。

发明内容

本发明的目的是为伪双极柔性直流系统，提供一种诊断柔性直流电网换流器交流侧接地故障的方法，本方案仅需采集直流侧的电流电压，不需要计算阻抗角，在诊断出接地故障端后，发出信号告知控制系统切除该端换流器，使得直流电网继续安全可靠运行。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种诊断柔性直流电网换流器交流侧接地故障的方法，所述柔性直流电网为包含若干个AC/DC换流器的伪双极柔性直流网络，其中，每个AC/DC换流器为直流网络的一个端，分别监测每一个AC/DC换流器的直流侧的共模电流与共模电压；若第i端AC/DC换流器的共模电容为C_icom，经测量计算得到第i端的直流侧基波共模电流向量为基波共模电压向量为其中，电流正方向为由直流母线指向AC/DC换流器，则通过下面三个判据诊断第i端AC/DC交流侧是否发生接地故障，

判据一：共模电流异常大，即：且

判据二：存在共模电压，但共模电流偏小，即：且

判据三：存在共模电压，但共模电流电压的有功功率为负，即且

其中：k₁为过电量可靠系数，j表示虚数ω为交流侧基波角频率，ε为共模电流测量可能出现的最大误差，u_zd为直流电网可长期承受的共模电压幅值，k₂为欠电量可靠系数，表示基波共模有功功率；

若以上三个判据中的任何一个成立，都诊断为第i端AC/DC交流侧发生接地故障。

进一步地，所述测量计算得到第i端的直流侧基波共模电流为基波共模电压为具体为：在AC/DC换流器的直流输出端的正、负极上均装设电压传感器和电流传感器，电流传感器极性为由直流母线指向AC/DC变换器为正；采样得到正极电流i_p、负极电流i_n、正极电压u_p、负极电压u_n，则该端的共模电压u_com＝(u_p+u_n)/2，共模电流i_com＝(i_p+i_n)/2，该换流器正负极对地电容值为C，则该端的共模电容为C_com＝2C。通过傅里叶算法可以得到该端的基波共模电压向量及基波共模电流向量