柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法，通过获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率，当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t

Single pole grounding fault identification and fault protection method of flexible DC distribution network

The present invention relates to a unipolar flexible DC grounding fault identification, fault protection method, through the acquisition of positive and negative DC bus voltage to ground voltage change rate, obtain positive and negative DC bus between the electrodes, when the absolute value of the rate of change of positive and negative DC bus voltage between the electrodes in the first comparison limit t, pulse broadening

【技术实现步骤摘要】
柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法
本专利技术属于电力电子技术与直流配电领域，具体涉及柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法。
技术介绍
多端柔性直流配电系统是指在同一直流网架下，含有2个以上VSC(电压源换流器)，换流端口直流侧采用并联或串联的方式相互连接而组成的柔性直流配电系统。模块化多电平换流器(MMC)相对于传统的两电平或三电平VSC，具有易于扩展、谐波畸变小、开关损耗低、故障处理能力强等优点，成为柔性直流配电网的优选换流器拓扑之一。目前，直流单极接地故障的识别及排除是通过差动保护实现的，当母线发生单极金属性接地故障时，故障极直流电压变为0，非故障极直流电压变为2倍额定值，故障处的电流较小，影响故障检测的准确性。并且，现有技术中启动差动保护的时间较慢，如果不能快速隔离故障母线，可能会造成设备过压、启动过压保护、闭锁换流器及换流器退出运行，影响供电的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法，用于解决现有技术无法准确检测出单极接地故障的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种柔性直流配电网单极接地故障识别方法，包括以下五个解决方案：方案一，包括如下步骤：1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t1毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，所述大于第二比较限值的持续时间超过时间限值时，判定当前正、负直流母线发生单极接地故障。方案二，在方案一的基础上，所述第一比较限值通过下式得出：dUdcset＝krel1dUdc_max_o式中，dUdcset为第一比较限值，dUdc_max_o为区外单极接地故障电压变化率绝对值最大值，krel1为第一设定可靠系数。方案三，在方案二的基础上，所述第一比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdc_min_i为区内单极接地故障电压变化率绝对值最小值，ksen1为第一灵敏系数。方案四，在方案一的基础上，所述第二比较限值通过下式得出：dUdcunbalset＝krel2dUdcunbal_max_o式中，dUdcunbalset为第二比较限值，dUdcunbal_max_o为区外非单极接地故障导致的电压不平衡绝对值最大值，krel2为第二设定可靠系数。方案五，在方案四的基础上，所述第二比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdcunbal_min_i为区内单极接地故障电压不平衡绝对值最小值，ksen2为第二灵敏系数。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种柔性直流配电网单极接地故障保护方法，包括以下五个解决方案：方案一，包括如下步骤：1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t1毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，所述大于第二比较限值的持续时间超过时间限值时，判定当前正、负直流母线发生单极接地故障；3)向发生单极接地故障的正、负直流母线的直流断路器发出跳闸指令，断开所述正、负直流母线。方案二，在方案一的基础上，所述第一比较限值通过下式得出：dUdcset＝krel1dUdc_max_o式中，dUdcset为第一比较限值，dUdc_max_o为区外单极接地故障电压变化率绝对值最大值，krel1为第一设定可靠系数。方案三，在方案二的基础上，所述第一比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdc_min_i为区内单极接地故障电压变化率绝对值最小值，ksen1为第一灵敏系数。方案四，在方案一的基础上，所述第二比较限值通过下式得出：dUdcunbalset＝krel2dUdcunbal_max_o式中，dUdcunbalset为第二比较限值，dUdcunbal_max_o为区外非单极接地故障导致的电压不平衡绝对值最大值，krel2为第二设定可靠系数。方案五，在方案四的基础上，所述第二比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdcunbal_min_i为区内单极接地故障电压不平衡绝对值最小值，ksen2为第二灵敏系数。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法，能准确检测出单极接地故障，并快速识别故障母线，通过跳开发生接地故障直流母线所在的直流断路器，实现故障母线的快速隔离，提高了直流配电网的供电可靠性。附图说明图1是柔性直流配电网A站母线1单极接地故障保护简图；图2是柔性直流配电网单极接地故障定位逻辑框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术的一种柔性直流配电网单极接地故障保护方法的实施例，包括以下步骤：1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t1毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，所述大于第二比较限值的持续时间超过时间限值时，判定当前正、负直流母线发生单极接地故障；3)向发生单极接地故障的正、负直流母线的直流断路器发出跳闸指令，断开所述正、负直流母线。如图1所示的A、B、C和D四个换流站通过母线1、母线2、母线3和母线4组成一个直流环网。直流母线的两端加装直流电抗器作为母线的边界，直流母线两端设有直流断路器，能够在保护出口时，带电迅速跳开，隔离故障母线。控制保护装置设置在母线两端的换流站内，用于控制直流母线两端的直流断路器。以A站母线1发生单极接地故障为例，A站采集母线1首端的正极直流电压和负极直流电压，采样频率为10kHz。如图2所示，控制保护系统根据采集到的母线正、负极直流电压，计算正、负极极间直流电压的变化率，当电压变化率的绝对值大于第一比较限值时，表明此母线可能存在故障，此信号为暂态量保护信号，脉冲展宽t1毫秒。判定式如下：其中，Up为正极直流电压，UN为负极直流电压，dt为采样的步长，dUdcset为第一比较限值，整定第一比较限值时，应该应躲开区外单极接地故障导致的直流电压变化率响应，通过下式进行整定：dUdcset＝krel1dUdc_max_o式中，dUdcset为第一比较限值，dUdc_max_o为区外单极接地故障电压变化率绝对值最大值，krel1为第一设定可靠系数，krel1＞1。上述第一比较限值整定后，通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdc_min_i为区内单极接地故障电压变化率绝对值最小值，ksen1为第一灵敏系数，ksen1＞1.3。然后将母线正、负极直流电压求和，并求取绝对值，如果此值大于第二比较限值超过时间限值t2毫秒时，表明母线1发生了单极接地故障，此路信号为电压不平衡信号。判定式如下：|Up+UN|＞Udcunbalset式中，Udcunbalset为第二比较限值，整定第二比较限值时，应躲开区外非单极接地故障导致的直流电压不平衡响应，通过下式进行整定：dUdcunbalset＝krel2dUdcunbal_max_o式中，dUdcunbalset为第二比较限值，dUdcunbal_max_o为区外非单极接地故障导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t1毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，所述大于第二比较限值的持续时间超过时间限值时，判定当前正、负直流母线发生单极接地故障。2.根据权利要求1所述的柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，所述第一比较限值通过下式得出：dUdcset＝krel1dUdc_max_o式中，dUdcset为第一比较限值，dUdc_max_o为区外单极接地故障电压变化率绝对值最大值，krel1为第一设定可靠系数。3.根据权利要求2所述的柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，所述第一比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdc_min_i为区内单极接地故障电压变化率绝对值最小值，ksen1为第一灵敏系数。4.根据权利要求1所述的柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，所述第二比较限值通过下式得出：dUdcunbalset＝krel2dUdcunbal_max_o式中，dUdcunbalset为第二比较限值，dUdcunbal_max_o为区外非单极接地故障导致的电压不平衡绝对值最大值，krel2为第二设定可靠系数。5.根据权利要求4所述的柔性直流配电网单极接地故障识别方法，其特征在于，所述第二比较限值通过下式进行灵敏性校验：式中，dUdcunbal_min_i为区内单极接地故障电压不平衡绝对值最小值，ksen2为第二灵敏系数。6.一种柔性直流配电网单极接地故障保护方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱玲，彭忠，李少华，李泰，荆雪记，周金萍，苏匀，赵静，马小婷，胡永昌，苏进国，李艳梅，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41