多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了属于电力系统继电保护领域中一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统及方法。所述系统包括数据采集模块，故障定位模块，直流侧故障保护模块，结果输出模块。所述保护方法包括以下步骤：当直流侧线路故障发生后，换流站的低电压过电流保护启动，发出换流站闭锁信号；然后利用双曲正切函数相位突变特性进行故障定位；根各桥臂子模块闭锁，据故障电流是否衰减完毕的判据清除直流故障电流；故障线路被切除后，非故障线路上的开关重合。本发明专利技术利用故障点与参考点相匹配时函数相位突变的特征进行故障定位，解决了传统方法无法通过判断相应直流线路是否带电以启动重合闸的问题，且能够快速切除故障线路，保障非故障线路正常运行。

DC side fault location system and method for multiterminal flexible DC transmission system

The invention discloses a fault location system and method for a DC side of a multi end flexible DC transmission system in the field of power system relay protection. The system includes the data acquisition module, the fault location module, the DC side fault protection module and the result output module. The method comprises the following steps: when the DC line fault, start over-current protection of low voltage converter, a converter locking signal; and then use the hyperbolic tangent function phase fault location mutation characteristics; the root of each bridge arm module according to the criterion of locking, fault current is clear whether attenuation of DC fault current; the fault line was removed, the coincidence of the non fault line switch. The invention uses the fault point and the reference point for the fault location feature matching function of the phase change, the traditional methods can not solved by judging whether the DC line charged to start the reclosing, and be able to quickly remove the fault line and the non fault line guarantee normal operation.

【技术实现步骤摘要】
多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统及方法
本专利技术属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种多端柔性直流输电系统(MMC-HVDC)直流侧故障定位系统及方法。
技术介绍
随着可控关断电力电子器件技术的发展，以电压源型换流器(VoltageSourceConverter，VSC)为核心元件的柔性直流技术在直流输配电领域中逐渐占据重要地位。相对于传统点对点式直流线路，多端柔性直流输电系统更有利于降低成本、系统运行费用以及节约线路走廊，以该技术为基础的直流输电网络被认为是未来电力系统的重要发展方向。然而，以柔性直流输电技术为基础的电力系统面临若干技术难题。其中，直流侧故障发生后如何准确判断故障位置以及识别故障区间，并保证非故障网络的快速恢复运行是提高柔性直流输电系统可靠性的关键。传统的故障距离评估和延时动作识别辐射型多端直流输电故障线路，但在保护速动性方面很难满足要求；行波信号和小波能量可快速识别多端柔性直流系统中的故障线路，但这种方式要求较高的采样率，且小波能量判据门槛值确定方式有较大的局限性；握手法采样率低，可适用于环型和辐射型多端柔性直流输配电系统，但该方法基于交流断路器跳闸以清除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统，其特征在于，所述系统由数据采集模块，故障定位模块，直流侧故障保护模块，结果输出模块串联组成；所述数据采集模块用于采集测量端的电压电流信息，以及方向信息，进而提取线路上的工频故障分量；所述故障定位模块，利用故障定位函数相位在故障距离处发生突变的特性，将线路n等分，根据已知电气量构造各等分点的故障定位函数f(lmx)，并求出故障定位函数的相位，找出相位突变点所在区域，进而以较小步长求出突变点位置即故障距离，实现故障定位；所述直流侧故障保护模块，由故障定位模块输出的直流线路故障位置，判断故障区间，结合“握手法”对直流侧进行保护与故障恢复；所述结果输出模块用...

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统，其特征在于，所述系统由数据采集模块，故障定位模块，直流侧故障保护模块，结果输出模块串联组成；所述数据采集模块用于采集测量端的电压电流信息，以及方向信息，进而提取线路上的工频故障分量；所述故障定位模块，利用故障定位函数相位在故障距离处发生突变的特性，将线路n等分，根据已知电气量构造各等分点的故障定位函数f(lmx)，并求出故障定位函数的相位，找出相位突变点所在区域，进而以较小步长求出突变点位置即故障距离，实现故障定位；所述直流侧故障保护模块，由故障定位模块输出的直流线路故障位置，判断故障区间，结合“握手法”对直流侧进行保护与故障恢复；所述结果输出模块用于输出判据结果和故障恢复结果。2.一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：当直流侧线路故障发生后，换流站的低电压过电流保护启动，发出换流站闭锁信号，动作方程为：式中：UdP、UdN分别是直流侧正、负极输电线路的测量电压，IdP、IdN分别是直流侧输电线路正、负极测量的电流；Uset、Iset1分别是低电压、过电流保护整定值；同时，定义母线流向线路为电流正方向，利用方向元件判断直流开关是否需要跳闸；启动各个换流站出口的故障定位元件，利用双曲正切函数相位突变特性进行故障定位；步骤二：各桥臂子模块闭锁，触发桥臂子模块中的反并联晶闸管，清除直流故障电流；故障电流是否衰减完毕的判据为：|IdP|and|IdN|<Iset2式中：Iset2为电流衰减整定值；若直流侧测量电流满足判据，则认为直流故障电流清除完毕，根据步骤一中方向元件的直流开关判定结果，跳开被选中的预跳闸开关，从物理上切除故障线路；步骤三：故障线路被切除后，重新投入换流站，此后剩余网络所有线路将重新带电运行；所有被跳开的直流开关根据故障定位元件的定位结果重合，即非故障线路上的开关重合，故障线路上的开关不重合，直流系统剩余网络完全恢复正常运行。3.根据权利要求2所述一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位方法，其特征在于，所述利用双曲正切函数相位突变特性进行故障定位的函数推导过程如下：(1)从直流侧发生故障后某极等值网络上取k点为参考点，当故障点f位于k点左侧时，提取线路上的工频故障分量，其中电压电流均满足关系式：式中：为M端测量电压、电流；为故障处电压；为故障处M端提供短路电流；lmf为M端到故障处距离；Zc1、γ1分别为特性阻抗和传播系数；故障处的电流和电压关系为：

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，邓卓俊，张嘉鑫，李沛，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11