[发明专利]用于直流电网双端保护的故障识别方法

说明书

本发明涉及直流电力系统技术领域，公开了一种用于直流电网双端保护的故障识别方法，实时采集线路两侧的瞬时电流与瞬时电压，当任意一侧的电流变化率超过保护启动阈值时，则判断发生故障，并获取故障电流与故障电压；根据故障电流与故障电压以及故障发生前的直流电流与直流电压，分别计算线路两侧的正负极故障分量瞬时功率差以及正负极故障分量瞬时功率和；根据线路两侧的正负极故障分量瞬时功率差的极性判断故障区域，再根据正负极故障分量瞬时功率和判断故障极。本发明解决如何提高故障识别的速动性和准确性的技术问题，在满足保护选择性要求的前提下，保护范围接近线路全长，且具有较好的耐受过渡电阻能力。

技术领域

本发明涉及直流电力系统技术领域，具体涉及直流电网双端保护的故障识别技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电迅速发展起来，与传统高压直流输电相比，柔性直流输电具有电能质量高、损耗低、有功无功灵活独立控制、输电容量大、无换相失败等技术特点。其中，多端柔性直流输电系统，可实现多电源供电、多落点受电，相比于点对点式直流输电系统，可降低线路成本、提高供电可靠性、灵活性和系统冗余度，是未来电网发展的必然趋势。

由于柔性直流输电系统呈现低阻尼特性，直流线路故障发展迅速，故障电流通常在几毫秒内爬升到额定值的数十倍，多个换流站出力的叠加更为加剧故障，而直流系统一次设备的耐受过电流水平十分有限。保护动作慢会导致换流站全部闭锁甚至全网停电，故直流电网保护必须快速识别和切除故障。目前已提出的直流线路保护方案还不成熟，单端保护方法普遍存在阈值整定困难、耐受过渡电阻能力有限、保护范围非线路全长的缺陷，双端保护方法难以满足保护速动性的要求，影响了柔性直流输电系统运行可靠性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于直流电网双端保护的故障识别方法，解决如何提高故障识别的速动性和准确性的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种用于直流电网双端保护的故障识别方法，包括以下步骤：

实时采集线路两侧的瞬时电流与瞬时电压，当任意一侧的电流变化率超过保护启动阈值时，则判断发生故障，并获取故障电流与故障电压；

根据故障电流与故障电压以及故障发生前的直流电流与直流电压，分别计算线路两侧的正负极故障分量瞬时功率差；

根据线路两侧的正负极故障分量瞬时功率差的极性判断故障区域，故障区域识别判据如下：

当ΔP₁^-0且ΔP₂^-0，则判断线路两侧的保护区内发生区内故障；

当ΔP₁^-0且ΔP₂^-0，则判断线路一侧的保护区外发生区外故障；

当ΔP₁^-0且ΔP₂^-0，则判断线路另一侧的保护区外发生区外故障；

其中，ΔP₁^-表示线路一侧保护安装处的正极故障分量瞬时功率与负极故障分量瞬时功率之差，即线路一侧的正负极故障分量瞬时功率差；ΔP₂^-表示线路另一侧保护安装处正负极的故障分量瞬时功率之差，即线路另一侧的正负极故障分量瞬时功率差。

进一步的，线路两侧的正负极故障分量瞬时功率差ΔP₁^-、ΔP₂^-，分别按如下公式：