【技术实现步骤摘要】
一种换流站中交直流故障的识别及其保护协调方法
本专利技术属于交直流混合输电系统安全运行
，特别涉及一种换流站中交直流故障的识别及其保护协调方法。
技术介绍
交直流混合系统中，为避免力电子开关因故障而损坏，需限制故障电流并快速隔离故障。可采用具有故障隔离能力的换流器或加装限流装置。为降低故障对系统运行的影响，可通过控制策略维持电网非故障部分的运行。但为了降低故障对非故障线路正常运行的影响、实现系统的快速恢复，仍需确定故障区域并完成故障隔离。换流站内的交流故障一般为永久性故障，难以通过控制抑制其发展，需快速识别、定位并隔离。为了提高换流站内交流保护的可靠性，实现保护区域的合理重叠，直流保护的范围可延伸至换流站网侧，并与交流保护范围部分重叠。如特高压直流输电系统和直流分层接入系统中，可通过分区互联装置实现保护区域的重叠。为确定故障区域，交流保护一般利用电流特征。但直流电流保护难以直接用于直流故障区域的确定，且存在区外交流故障后保护误动的可能。此外，现在的交、直流保护配合中，一般仅考虑通过延时防止保护误动。如直流输电系统中，为了通过直流电压识别阀故障与交流系统扰动，...
【技术保护点】
1.一种换流站中交直流故障的识别及其保护协调方法，其特征在于，在分析交直流故障特征的基础上，提出用于区分换流站交、直流故障的换流站差流保护及其换流站交直流保护的配合方案；主要从：1)分析MMC换流站交、直流故障后，MMC闭锁前后交流负序电流与直流二次谐波电流特征，以及交、直流电压特征；2)结合闭锁前后的交、直流电流特征，提出用于区分交、直流故障及区内、外故障的换流站差流保护；3)结合换流器闭锁前后的故障特征，以及交直流故障对直或交流保护的影响三个方面进行分析，具体包括：(1)基于故障电流特征对MMC交直流故障的识别，以MMC换流站为载体，结合MMC拓扑结构及其等效简化电路的...
【技术特征摘要】
1.一种换流站中交直流故障的识别及其保护协调方法，其特征在于，在分析交直流故障特征的基础上，提出用于区分换流站交、直流故障的换流站差流保护及其换流站交直流保护的配合方案；主要从：1)分析MMC换流站交、直流故障后，MMC闭锁前后交流负序电流与直流二次谐波电流特征，以及交、直流电压特征；2)结合闭锁前后的交、直流电流特征，提出用于区分交、直流故障及区内、外故障的换流站差流保护；3)结合换流器闭锁前后的故障特征，以及交直流故障对直或交流保护的影响三个方面进行分析，具体包括：(1)基于故障电流特征对MMC交直流故障的识别，以MMC换流站为载体，结合MMC拓扑结构及其等效简化电路的MMC等效简化模型进行分析；包括1)，MMC换流站的交直流故障电流特征，在MMC交、直流侧的环流等效电路中换流站交流侧有kac次谐波与直流侧有kdc次谐波，在桥臂不平衡电流作用下，交流负序电流ii(2)，直流二次谐波电流ip(2)满足式(1)、(2)，其中，uib为i相桥臂不平衡电压；ii(2)为i相负序电流；ip(2)和in(2)分别为正、负极二次谐波电流，且满足ip(2)＝in(2)，则以ip(2)分析直流二次谐波电流；Rdc和Ldc分别为直流系统等效电源的等效电阻和等效电感，且包含直流系统等效电源内阻；Rac和Lac分别为交流系统间的等效电阻和等效电感，且包含交流系统等效电源内阻抗；Rarm和Larm分别为桥臂等效电阻和桥臂电感；为便于叙述，交流故障等效电源的负序分量和直流故障等效电源的二次谐波分量均用uf(2)表示，根据上述分析，不平衡电压uib是在uf(2)作用下产生的；交、直流故障后，uib与uf(2)关系分别如式(3)、(4)所示，式中，Racf和Lacf分别为交流故障点到MMC交流出口之间的电阻和电感；Rdcf和Ldcf分别为直流故障点到MMC直流出口之间的电阻和电感；2)故障电压特征直流极间短路后，母线Bs2上i相电压ui降低，在换流器桥臂阻抗及过渡电阻的影响下，ui不一定为0；单极接地故障后，母线Bs2电压为式中，Racs为包含接地电阻在内的交流等效电阻；其中母线Bs2电压还包含直流分量uBd；MMC闭锁且完成交、直流电气隔离后，母线Bs2的电压即变压器Ts阀侧开路电压；交流故障后，母线Bs1上的直流正、负极电压产生式(10)所示共模工频分量和式中，Zdc为直流侧等效阻抗；Zdca＝3Zdc+Zarm，Zarm为桥臂等效阻抗；和分别为上、下桥臂桥臂电容等效电压相量；为Bs2上i相电压相量；MMC闭锁且完成交、直流电气隔离后，母线Bs1的电压由直流电网决定；(2)基于直流二次谐波电流与交流负序电流的换流站差流保护，根据上述“故障电压特征”的分析可知，交流故障后直流电压中会包含交流分量，增加了直流低压保护误动的机率，虽然提高低电压保护整定值能防止其误动，但也会降低其灵敏度；此外，由于极间短路后三相电压降低，当过渡电阻较大时直流低电压保护会产生拒动，交流低压保护误动的可能性提高，故通过改进电压保护防止保护误动具有一定的局限性，结合上述“故障电流特征”分析可知，交、直流故障以及区内、外故障后，交流负序电流与直流二次谐波电流特征差异明显；故提出基于直流二次谐波电流和交流负序电流的换流站差流保护，以区分站内、外故障，并辨别站内交、直流故障；据以上分析，可得换流站交、直流故障的差流保护比例判据；根据高定值判据判断是否发生故障并确定故障极；在极间故障后tset内，根据高定值判据成立与否来判断故障发生在区内或区外，若故障发生在区内，则换流站保护动作；若故障发生在区外，则换流站保护不动作或保护复位；单极故障的判断过程与极间故障情况类似；为提高保护的可靠性，所有判据均需连续成立2次，且保护输出的交、直流故障结果互斥，如当判断为正极故障或负极故障后，不再输出交流故障的判断结果，但交流故障和单相故障之间，以及正极故障和负极故障之间不存在互斥关系；(3)MMC换流站交直流保护的协调配合方案对于换流站交流保护，在原有保护的基础上增加式(16)所示的差流判据，以降低直流故障后交流保护误动的机率；对于换流站直流保...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴志辉，朱惠君，马明珠，黄敏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13
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