[发明专利]一种用于对真双极柔性直流输电系统进行故障判别的方法及系统

权利要求书

1.一种用于对真双极柔性直流输电系统进行故障判别的方法，所述方法包括：

在柔性直流输电系统的不对称运行状态下，当发生金属回线的接地短路和断线故障时，获取所述直流输电系统电压计算值和接地电流计算值；以及获取所述直流输电系统电压测量值和接地电流测量值；

在柔性直流输电系统的不对称运行状态下，若金属回线存在接地故障，此时会有电流流过金属回线层，同时接地点构成了回路，会有电流流过，当换流器发生闭锁故障时，在柔性直流输电系统的不对称运行状态下，有：

其中，i＝1,2,3,4；I_in为第i个换流站的负极直流电流；I_iN为第i个换流站的金属回线电流；I_ip为第i个换流站的正极直流电流；

在柔性直流输电系统由对称状态切换为不对称运行状态时，定直流电压站存在一个调节过程，I_1N和I_3N分别为：

在稳态时，有：

I_3N＝f(t_∞)＝-I_1N    (5)

其中f(t)为I_3N关于时间t的函数；f(t_∞)为I_3N的稳态值；t为时间；t₀为故障时刻；

若金属回线存在断线故障，金属回线仍有电流流过，接地点没有回路，稳态情况下，接地点不存在电流，金属回线层中性线母线电压会发生偏移，引起直流输电系统电压的偏移；

对比所述直流输电系统电压测量值和所述直流输电系统电压计算值，以及对比所述接地电流测量值和所述接地电流计算值，确定所述金属回线的故障类型和故障位置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：建立所述柔性直流输电系统的拓扑图，分析所述柔性直流输电系统在对称运行状态下，当发生金属回线的接地短路和断线故障时，对所述柔性直流输电系统运行的影响。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述在柔性直流输电系统的不对称运行状态下，当发生金属回线的接地短路和断线故障时，计算所述柔性直流输电系统的直流输电系统电压和接地电流，获取所述直流输电系统电压计算值和所述接地电流计算值，包括：

当所述金属回线发生接地短路的故障时，根据基尔霍夫电流原理，求得各条支路的电流，其中入地电流：

其中I_g为入地电流；I_1N为换流站S1的负极直流电流；R₁为R₁＝R₁₄+R₃₄，R₁₄为换流站S₁为S₄间金属回线的电阻值，R₂为R₂＝R_{12_2}+R₂₃，R₂₃为换流站S₂至S₃间金属回线的电阻值，R_{12_2}为换流站S₁至S₂间金属回线短路点到换流站S₂的电阻值，R₃＝R_{12_1}，R₃为换流站S₁至S₂间金属回线短路点到换流站S₁的电阻值，R_g为接地电阻；

并求得各换流站对应中性线母线的电压U_G1,U_G2,U_G3,U_G4，其中：

U_G1为换流站S1中性线母线电压,U_G2为换流站S₂中性线母线电压,U_G3为换流站S₃中性线母线电压,U_G4为换流站S₄中性线母线电压；

用同样的方法求得换流站不对称运行时，流入接地点电流和各中性线的母线电压，

I'_g为换流站S4不对称运行时金属回线接地点电流；U_G3’为S₄不对称运行时金属回线接地，S₃的中性线母线电压；

其中，R₁＝R₁₄+R₃₄，R₂＝R_{12_2}+R₂₃，R₃＝R₁₂，R₁′＝R₃₄,R₃′＝R₁₄+R_{12_1}，R_12-1＝rL，r为金属回线单位长度电阻参数，L为接地点离金属回线母线G₁的距离；R₁₂为换流站S₁至S₂间金属回线电阻；R₁₄为换流站S₁至S₄间金属回线电阻；R₃₄换流站S₃至S₄间金属回线电阻；R_12-1为故障点到S₁间金属回线电阻；R_12-2为金属回线故障点到S₂间金属回线电阻；R₂₃为,换流站S₂至S₃间金属回线电阻；

当金属回线存在断线故障时，接地点不会有电流流过，此时可得：

U_G4＝I_4N(R₁₂+R₂₃+R₁₄)    (10)

由于接地点电位为0，各换流站对地直流电压在稳态时没有变化，极间电压会发生偏移：

U_4P为换流站正极对金属回线的电压，U_4n为金属回线对负极线路的电压；U_dc为柔直系统直流额定电压。