[发明专利]基于线路电流二阶导数的中压柔性直流系统故障检测方法

权利要求书

1.基于线路电流二阶导数的中压柔性直流系统故障检测方法，其特征在于：所述方法包含四个判据：故障触发判据、故障侧判据、故障类型判据以及故障线路极性判据，利用所述四个判据实现检测直流故障、识别故障侧、判定故障类型及识别故障线路极性的目的，其中直流故障检测及故障侧识别是利用单极线路电流二阶导数值实现的，而故障类型判定及故障线路极性识别是通过故障侧正负极线路电流二阶导数值的差值实现的；

预先设定故障触发阈值、故障侧识别阈值、故障类型识别阈值以及故障线路极性识别阈值；当检测到任一端线路电流二阶导数值的绝对值超出故障触发阈值时，判定系统发生直流故障；进一步将各端线路电流二阶导数值的绝对值与故障侧识别阈值进行比较，确定故障侧；确定故障侧之后，将故障侧正负极线路电流二阶导数绝对值差值的绝对值与故障类型识别阈值进行比较，若前者小，则为极间短路故障，反之，则为单极接地故障；若判定为单极接地故障，则进一步对比故障侧正负极线路电流二阶导数绝对值的差值与故障线路极性识别阈值，若前者大，则为正极接地故障，反之则为负极接地故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述故障触发判据具体为：

系统稳定运行时，线路电流理想情况下为稳定的常数，其一阶导数与二阶导数为0，当发生故障时，直流线路电流二阶导数产生突变，故障触发判据为：

其中，i_Lp和i_Ln分别为检测到的正负极线路电流，和分别为正负极线路电流的二阶导数，i表示换流站i侧，其取值范围为1≤i≤3，I”_TH1(set)为预先设定的故障触发阈值；

系统安全运行时，理想情况下的线路电流的二阶导数应该为0，实际考虑到噪声及谐波干扰的影响，故障触发判据应当是一个大于零的数值，且应当满足以下两个条件：

即I”_TH1(set)的选取应使得此阈值大于稳定运行且考虑干扰时各线路电流的二阶导数，小于故障时刻任一侧线路电流的二阶导数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述故障侧判据具体为：

当发生直流故障时，故障侧电流突变，由于电流变化信号要经过线路电抗和非故障侧限流电感才会传播到非故障侧，故而非故障侧的线路电流二阶导数小于故障侧线路电流二阶导数，且故障位置距离故障侧越近，故障侧和非故障侧线路电流二阶导数差值就越大；故障侧判据为：

式中i_Lp和i_Ln分别为检测到的正负极线路电流，和分别为正负极线路电流的二阶导数，i表示换流站i侧，其取值范围为1≤i≤3，I”_TH2(set)为预先设定的故障侧识别阈值，当线路电流的二阶导数值的绝对值大于此阈值时，判定为此换流站直流侧发生故障；

故障时刻故障侧线路电流的二阶导数远大于非故障侧，令

其中为故障时刻三端线路电流二阶导数的最大值；

故障侧判据应当满足条件：

式中i、k表示换流站i、k侧，即I”_TH2(set)的选取应使得此阈值小于故障侧线路电流二阶导数值，同时大于非故障侧线路电流二阶导数值，以保证有效识别故障侧。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述故障类型判据具体为：

利用故障侧正负极线路电流二阶导数绝对值差值的绝对值作为故障类型判据：

式中i_Lp和i_Ln分别为检测到的正负极线路电流，和分别为正负极线路电流的二阶导数，i表示换流站i侧，其取值范围为1≤i≤3，I”_TH3(set)为预先设定的故障类型识别阈值，若检测到正负极线路电流二阶导数绝对值差值的绝对值大于此阈值，则判定为单极接地故障，反之为极间短路故障。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述故障线路极性判据具体为：

发生单极接地故障时故障极线路电流的二阶导数大于非故障极线路电流的二阶导数，故障线路极性判据为：

式中i_Lp和i_Ln分别为检测到的正负极线路电流，和分别为正负极线路电流的二阶导数，i表示换流站i侧，其取值范围为1≤i≤3，I”_TH4(set)为预先设定的故障线路极性识别阈值，若正负极线路电流二阶导数绝对值之差大于此阈值，则判定为正极接地故障，若正负极线路电流二阶导数绝对值之差小于此阈值的相反数，则判定为负极接地故障。