[发明专利]一种柔性直流电网故障检测方法

说明书

本发明提供了一种柔性直流电网故障检测方法。本发明的柔性直流电网故障检测方法基于故障分量构成启动判据判断是否发生短路故障，获取故障电压2模分量，建立故障线路识别判据实现柔性直流电网故障快速检测。本发明的柔性直流电网故障检测方法具备速动性和耐高过渡电阻特性，能快速识别故障线路、故障类型和故障极。

技术领域

本发明涉及电网故障检测领域，具体涉及一种柔性直流电网故障检测方法。

背景技术

在被保护线路发生单极接地、双极短路等故障时，直流线路检测启动并快速可靠地检测故障，以达到给直流断路器发送开断指令以便快速隔离的目的。柔性直流电网线路发生短路故障时，电气量具有以下故障特性：直流极间电压迅速跌落至零，桥臂电流和直流电流在几个毫秒内迅速上升。这对线路故障检测提出了极高的要求，即要求在几个毫秒内实现故障的可靠定位。

现有柔性直流电网线路故障快速检测方案存在着以下不足：过度依赖电气量幅值及其变化率，对过渡电阻极其敏感，仅对低过渡电阻故障工况响应灵敏度高，难以准确且全面检测柔性直流电网线路短路故障；以牺牲速动性换取耐过渡电阻能力的故障检测方案难以快速且全面检测柔性直流电网所有线路短路故障。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种柔性直流电网故障检测方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种柔性直流电网故障检测方法包括：

对直流电压进行采样，提取故障分量；

基于故障分量构成启动判据判断是否发生短路故障；其中，所述启动判据为式一(1)：

式中，u_Rp、u_Rm、u_Rn分别为正极线、金属回线、负极线限流电抗器线路侧测得的电压故障分量，U_Thre1为启动判据阈值电压；当满足式一(1)，则故障检测启动。用式二(2)将时域量转变为模域量，获取故障电压2模分量u_R2:

式中，u_R0，u_R1，u_R2为故障电压模域量，其中，u_R0，u_R1为故障电压0和1模分量；

建立故障线路识别判据；其中，故障线路识别判据包括低阻判据和高阻判据，其中低阻判据用于识别接地电阻较低的故障，而未能满足低阻判据的高阻故障则采用高阻判据来识别，低阻判据包括：

式中，u_R代表u_Rp或u_Rm或u_Rn；Δ₁是基于电压变化率辅助判据的阈值，其选取需要小于发生近区故障时R₁₂对地故障电压变化率，K_rel2为可靠性系数；

高阻判据包括：

R(u_ref,u_R2)＞R_thre＝K_rel1R(u_ref,u_{R2_ex}) (4)

式中，R(x,y)是利用皮尔逊相关系数计算的x和y之间的相似度；u_{R2_ex}是在发生区外故障时，故障检测装置测得的故障电压2模分量；R_thre是故障线路识别阈值，K_rel1为可靠性系数设为，u_ref为当直流线路中点发生金属性单极接地故障时，故障检测装置测得的故障电压2模分量；

基于高阻判据和/或低阻判据判断线路是否发生短路故障；