[发明专利]一种适用于MMC直流系统的接地极线路故障测距方法

说明书

本发明公开了一种适用于MMC直流系统的接地极线路故障测距方法，识别接地极线路故障，开始注入谐波；计算上、下桥臂此时应处于投入状态的子模块数量；通过对投入子模块数量的修正，使得在直流线路上产生频率为1/T_c的交流谐波分量；监控MMC直流系统在注入谐波时的运行状态是否安全稳定；得到换流侧电压换流侧电流计算换流侧电压同向分量换流侧电流的同向分量和反向分量得到故障点电压和电流关于故障距离x的表达式，求解测距方程即可准确定位故障。与现有技术相比，本发明从原理上不受过渡电阻和故障距离的影响，能够实现在高阻和近端故障时的准确测距；此外，不需在线路上增加额外的信号发射装置，对采样率的要求也可大幅降低。

技术领域

本发明涉及电力系统线路故障保护与控制技术领域，特别涉及一种接地极线路故障位置的测距方法。

背景技术

如图1所示，为目前的双端真双极MMC直流系统模型示意图。接地极是其重要组成部分，接地极发生线路故障将导致换流站闭锁。由于直流电弧不存在自然过零点，不易熄灭，需要将直流系统停运才能熄弧，因此，及时确定故障位置、快速排除故障可有效提高系统稳定性。准确定位接地极线路故障是MMC直流工程建设中所必须考虑的问题。目前，针对接地极线路故障所提出的测距方法较少，现有方法在高阻接地、近端接地等工况下难以取得较好的测距效果。针对这一现状，有必要提出一种准确、有效的接地极线路故障测距方法。

发明内容

针对MMC直流系统中接地极线路发生故障后确定故障位置的问题，本发明提出了一种适用于MMC直流系统的接地极线路故障测距方法，通过对MMC换流站各相投入子模块数量的控制，在直流线路上注入交流谐波分量，使接地极线路中含有相同频率的谐波分量，对接地极线路首端电压、电流进行测量，并利用测量结果求解测距方程，解得故障距离，实现了一种新型的能够准确判断故障位置的测距方法。

本发明的一种适用于MMC直流系统的接地极线路故障测距方法，应用于包含换流站侧J、接地极极址侧K和故障点F的MMC直流系统，其特征在于，该系方法的具体步骤如下：

步骤1、识别接地极线路故障，开始注入谐波，谐波周期为T_c，并设开始注入时刻t为0时刻；

步骤2、计算上、下桥臂此时应处于投入状态的子模块数量N_uN、N_dN；

步骤3、若其中，t表示时刻，T_c表示设定的注入交流谐波的周期，修正上、下桥臂此时实际处于投入状态的子模块数量N_u、N_d分别为半周期内投入子模块数量N_u＝N_uN-m、N_d＝N_dN-m；否则，令半周期内数量为N_u＝N_uN、N_d＝N_dN；通过对投入子模块数量的修正，使得在直流线路上产生频率为1/T_c的交流谐波分量，谐波的注入随着N_u、N_d的周期性变化而得到控制；

步骤4、监控MMC直流系统在注入谐波时的运行状态是否安全稳定：采集直流线路的电压和电流信号，当直流线路的电压波动不超过5％时，MMC直流系统安全稳定，可继续注入；若直流线路的电压波动超过5％，立即停止注入以避免MMC直流系统失稳；

步骤5、采集接地极线路首端的电压和电流信号；

步骤6、利用带通滤波器对接地极线路首端的电压和电流信号进行滤波处理，获得正弦交流信号；

步骤7、对交流信号进行FFT变换，得到换流侧电压第I、II回线路的换流侧电流

步骤8、计算换流侧电压同向分量换流侧电流的同向分量和反向分量