一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法和装置，当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。本发明专利技术不仅能够确定故障类型，还能够确定故障极，检测难度小，速度快，且不容易受到噪声的影响；本发明专利技术提供的技术方案检测过程简单，检测结果准确，为多端交直流混合配电网的控制和保护奠定基础，有利于直流高阻故障的隔离和恢复；本发明专利技术不受过渡电阻、故障距离和换流站功率反转的影响，计算精度高。

A DC High Resistance Fault Detection Method and Device for Multi-terminal AC/DC Hybrid Distribution Network

The invention provides a DC high resistance fault detection method and device for a multi-terminal AC/DC hybrid distribution network. When a DC high resistance fault occurs in a multi-terminal AC/DC hybrid distribution network, the current of the current limiting inductance at the head and end of each DC line is calculated, and the fault line of a multi-terminal AC/DC hybrid distribution network is determined based on the current. The fault line detects the DC high resistance fault. The invention can not only determine the type of fault, but also determine the fault pole, which is less difficult to detect, faster and less susceptible to noise; the technical scheme provided by the invention has simple detection process and accurate detection results, laying a foundation for the control and protection of multi-terminal AC/DC hybrid distribution network, and is conducive to DC high resistance fault. The invention is not affected by transition resistance, fault distance and power inversion of converter station, and has high calculation accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法和装置
本专利技术涉及配电网
，具体涉及一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法和装置。
技术介绍
随着分布式发电技术的快速发展和区域电网互联需求的增加，传统交流配电网已经很难满足实际应用要求。直流配电网与传统交流配电网相比，更易于实现分布式能源接入，并且损耗更低、环境污染更小、电能质量更高，开始受到国内外广泛关注和研究。然而要想完全用直流配电网取代交流配电网并不现实，从利用现有交流配电网资源和直流配电网优势的角度出发，多端交直流混合配电网必将是未来配电网的重要形式之一。多端交直流混合配电网通过直流配电线路实现多区域交流配电网的互联，同时，直流配电线路可以根据需求接入分布式电源及其它负荷。由于直流配电网的阻尼较小，一旦发生直流故障，故障电流将迅速增加，并波及整个多端交直流混合配电网。尤其在构成多端交直流混合配电网后，多个换流站故障电流的叠加会对多端交直流混合配电网造成更大的损害。关于直流高阻故障检测的研究，HaleemNM,RajapakseAD在《JournalofModernPowerSystems&CleanEnergy》2017年第5卷第4期所著《ApplicationofnewdirectionallogictoimproveDCsidefaultdiscriminationforhighresistancefaultsinHVDCgrids》提出了基于直流线路电压变化率幅值的高阻故障检测方法，但未考虑故障类型和故障极的判定，只能判断出直流线路发生了故障，但不能确定故障类型和故障极。SalehKA,HooshyarA,El-SaadanyEF.在《IEEETransactionsonSmartGrid》2017年第8卷第3期所著《Hybridpassive-overcurrentrelayfordetectionoffaultsinlow-voltageDCgrids》提出基于无源振荡电路的高阻故障检测方法，该方法在每条直流线路的限流电感两端并联电容，构成LC谐振电路，通过检测故障后特定频率的电流分量实现故障检测，但该分量会随过渡电阻的增加而减小，故障检测难度大，且容易受到噪声的影响。王毅，于明，张丽荣在《电力自动化设备》2017年第37卷第2期所著《环形直流微网短路故障分析及保护方法》提出了欠电压检测的高阻故障检测方法，但该方法检测速度较慢。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中不能确定故障类型和故障极、故障检测难度大、容易受到噪声的影响以及检测速度慢的不足，本专利技术提供一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，计算多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。本专利技术不仅能够确定故障类型，还能够确定故障极，检测难度小，速度快，且不容易受到噪声的影响。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，包括：当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。所述基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路，包括：计算直流线路首端限流电感的电流和直流线路末端限流电感的电流的乘积；判断所述乘积是否小于0，若所述乘积小于0，则确定所述直流线路为故障线路，否则确定所述直流线路为非故障线路。所述基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测，包括：基于所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，或基于所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测。基于所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，包括：将所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第一差值；将第一差值于预设故障类型判断阈值比较，若所述第一差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第一差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极接地故障；若所述第一差值大于等于预设故障类型判断阈值的负值且小于等于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为极间短路故障。基于所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，包括：将所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第二差值；将所述第二差值与预设故障类型判断阈值作比较，若所述第二差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第二差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极接地故障；若所述第二差值大于等于预设故障类型判断阈值的负值且小于等于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为极间短路故障。另一方面，本专利技术还提供一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测装置，包括：计算模块，用于当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；确定模块，用于基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；检测模块，用于基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。所述确定模块包括：第一计算单元，用于计算直流线路首端限流电感的电流和直流线路末端限流电感的电流的乘积；判断单元，用于判断所述乘积是否小于0，若所述乘积小于0，则确定所述直流线路为故障线路，否则确定所述直流线路为非故障线路。所述检测模块具体用于：基于所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，或基于所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测。所述检测模块包括：第一做差单元，用于将所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第一差值；第一比较单元，用于将第一差值于预设故障类型判断阈值比较，若所述第一差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第一差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极接地故障；若所述第一差值大于等于预设故障类型判断阈值的负值且小于等于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为极间短路故障。所述检测模块包括：第二做差单元，用于将所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第二差值；第二比较单元，用于将所述第二差值与预设故障类型判断阈值作比较，若所述第二差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第二差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，包括：当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。

【技术特征摘要】
1.一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，包括：当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。2.根据权利要求1所述的多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，所述基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路，包括：计算直流线路首端限流电感电流和直流线路末端限流电感电流的乘积；判断所述乘积是否小于0，若所述乘积小于0，则确定所述直流线路为故障线路，否则确定所述直流线路为非故障线路。3.根据权利要求1所述的多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，所述基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测，包括：基于所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，或基于所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测。4.根据权利要求3所述的多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，所述基于所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，包括：将所述故障线路首端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路首端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第一差值；将第一差值于预设故障类型判断阈值比较，若所述第一差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第一差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极接地故障；若所述第一差值大于等于预设故障类型判断阈值的负值且小于等于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为极间短路故障。5.根据权利要求3所述的多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法，其特征在于，所述基于所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分对所述直流高阻故障进行检测，包括：将所述故障线路末端正极的限流电感电流的二次微分和故障线路末端负极的限流电感电流的二次微分做差，得到第二差值；将所述第二差值与预设故障类型判断阈值作比较，若所述第二差值大于预设故障类型判断阈值，则确定所述直流高阻故障为正极接地故障；若所述第二差值小于预设故障类型判断阈值的负值，则确定所述直流高阻故障为负极接地故障；若所述第二差值大于等于预设故障类型判断阈值的负值...

【专利技术属性】
技术研发人员：范士雄，刘幸蔚，卫泽晨，韩巍，王伟，裴玮，祁晓敏，高运兴，叶俊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，中国科学院电工研究所，国网山东省电力公司泰安供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11