基于换流站节点类型的直流断路器配置方法技术

本发明专利技术公开了基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个DCB；当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口仅有一条出线时，在靠近另一节点的位置安装一个DCB，在靠近本节点的位置安装一个UFD；当具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个UFD；当任意两个具有直流故障清除能力的节点相连时，其相连线路中需加装一个DCB；当DCB与UFD的安装位置为同一位置时，仅保留DCB，无需额外安装UFD。本发明专利技术充分利用换流站类型、DCB和UFD的动作特性，三者彼此配合进行故障隔离。

DC circuit breaker configuration method based on converter station node type

【技术实现步骤摘要】
基于换流站节点类型的直流断路器配置方法
本专利技术属于电力测试与仪器
，具体涉及基于换流站节点类型的直流断路器配置方法。
技术介绍
在“全能能源互联”计划的推动下，组成直流电网的换流站可能以下三种组合方式：全为不具有故障清除能力的换流站、全为具有故障清除能力的换流站，或两种换流站皆有。对于含有故障清除能力环流站的电网而言，当发生故障时，仅靠故障端的换流站无法清除故障，其余换流站通过网孔内的直流线路持续向故障点馈能，所以网孔内所有换流站都需短时中断功率输送，但这会导致引发交流侧功率变化、频率变化、潮流转移、交流侧二三道放线动作等，导致更加严重的后果。因此，对于这类电网，也需要引入DCB清除故障，以减小直流侧故障的影响。但随着电网扑结构的复杂化，若在线路两端均配置DCB，其数量将大大增加，DCB造价昂贵，经济性较差，且完全采用直流线路两端加装直流断路器来实现多端直流系统的保护方法，遇到多端直流系统中各直流线路故障电流差别不明显，直流线路故障难以正确定位等难题，因此有必要提出一种基于换流站节点类型的直流断路器配置方法来解决上述难题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，用于解决现有技术存在的问题，比如：随着电网扑结构的复杂化，若在线路两端均配置DCB，其数量将大大增加，DCB造价昂贵，经济性较差，且完全采用直流线路两端加装直流断路器来实现多端直流系统的保护方法，遇到多端直流系统中各直流线路故障电流差别不明显，直流线路故障难以正确定位等难题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，具体配置方法如下：(1)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个DCB；(2)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口仅有一条出线时，在靠近另一节点的位置安装一个DCB，在靠近本节点的位置安装一个UFD；(3)、当具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个UFD；(4)、当任意两个具有直流故障清除能力的节点相连时，其相连线路中需加装一个DCB；(5)、当DCB与UFD的安装位置为同一位置时，仅保留DCB，无需额外安装UFD。优选的，其中(4)的具体加装方法为：当其中一个节点传输功率与另一个节点不相同时，DCB的安装位置为更容量大的节点出口侧，使得容量大的节点不中断功率传输，而另一节点短时中断功率传送；当两者传输功率相同时，DCB可安装在任一节点出口。优选的，在上述配置方法的基础上，DCB、UFD和节点的动作时序如下：首先将DCB或UFD与节点的连接类型分为，与故障点直接相连、与故障点间接相连、与故障点不相连三种，具体定义如下：1)与故障点直接相连的DCB或UFD：该DCB或UFD直接安装于故障线路一侧，至故障点相连的路径上，不经过其他DCB、UFD或直流节点；2)与故障点间接相连的DCB或UFD：此DCB或UFD与故障点相连的路径上，其一，至少有一条路径没有经过DCB，通过UFD或直流节点与故障点相连，其二，至少有一条路径没有经过UFD，通过DCB或直流节点与故障点相连；3)与故障点不相连的DCB或UFD：此DCB或UFD与故障点相连的所有路径中，每条路径都至少经过一个DCB或UFD；其次以DCB为边界，对直流电网的线路保护进行分区，分区内故障时，仅有分区内的DCB、UFD、换流站节点动作；具有故障清除能力的节点、DCB、UFD隔离故障的动作时序如下：第一种、具有故障清除能力的节点：分区内发生故障后，分区内的具有故障清除能力的节点须利用其故障清除能力，减小故障支路电流，其后分区内与故障直接相连的UFD断开，隔离故障；当故障与具有故障清除能力的节点隔离后，若节点有多条出线，需恢复其运行；第二种、UFD：当具有故障清除能力的节点使故障电流减小后，与故障点直接相连的UFD必须立即断开；第三种、DCB：分区内发生故障后，作为分区边界与故障点直接相连及间接相连的DCB必须断开；当故障隔离后，与故障点间接相连DCB需再次闭合，以保证系统功率的正常输送。优选的，对于故障点两侧都是DCB、故障点两侧分别为UFD和DCB时，若故障点两端为DCB时，仅闭合距离故障点更远的DCB，若故障两侧分别为UFD、DCB，则仅闭合DCB；检测该闭合的DCB上有无故障电流，若无故障电流，则重合故障点另一侧UFD或DCB；若故障电流依然存在，则再次分断该DCB；对于不具有直流故障清除能力的换流站节点仅有一条出线时，其首次故障后节点退出运行，交流侧交流断路器断开；重合闸时，首先闭合DCB，并判断故障电流是否存在，若故障电流依然存在，则再次断开该DCB；若无故障电流，则重合出线近端UFD、闭合交流断路器并解锁换流器，系统恢复运行。优选的，上述故障的判断方法为：(1)行波保护是利用故障时电压电流的特征波作为判据；直流线路故障时，故障波向两侧传播，传播速度接近于光速；保护判据为：式中P表示极波，dPth为极波变化率阈值，Z为直流线路阻抗值，i为电流；(2)微分欠压保护以电压突变量为保护判据，当输电线路发生故障时，故障线路端口电压迅速降低，而其余线路端口由于电抗器，变化较为缓慢；利用这一特点，可实现快速定位到故障点，保护判据为：式中，U为换流站出口处电流，Uth为电压的整定值，dUth为电压变化率的整定值。本专利技术的有益技术效果是：1、充分利用换流站类型、DCB和UFD的动作特性，三者彼此配合进行故障隔离。2、能够增加供电稳定性，减少停电范围，保证电网发生瞬时故障或永久故障时，换流站功率仅中断数十毫秒的功率输送。3、具有一定冗余性，当某个DCB出现故障时，其临近的DCB可以作为后备DCB，作为补充对电网进行保护。附图说明图1显示为本专利技术的实施例2的考虑节点类型的DCB配置方法示意图。图2显示为本专利技术的实施例2的基于换流站类型的DCB配置及分区示意图。图3显示为本专利技术的实施例2的不同位置下的故障点示意图。图4显示为本专利技术的实施例2的换流站电容放电回路。图5显示为本专利技术的实施例2的三端混合模型故障1仿真结果图。图6显示为本专利技术的实施例2的三端混合模型故障2仿真结果图。图7显示为本专利技术的实施例2的传统故障隔离方法下的DCB配置。图8显示为本专利技术的实施例2的传统DCB配置的故障仿真结果图。图9显示为本专利技术的实施例1的虑节点类型的DCB配置方法流程图。具体实施方式下面结合本专利技术的附图1-9，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，其特征在于，具体配置方法如下：/n(1)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个DCB；/n(2)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口仅有一条出线时，在靠近另一节点的位置安装一个DCB，在靠近本节点的位置安装一个UFD；/n(3)、当具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个UFD；/n(4)、当任意两个具有直流故障清除能力的节点相连时，其相连线路中需加装一个DCB；/n(5)、当DCB与UFD的安装位置为同一位置时，仅保留DCB，无需额外安装UFD。/n

【技术特征摘要】
1.基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，其特征在于，具体配置方法如下：
(1)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个DCB；
(2)、当不具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口仅有一条出线时，在靠近另一节点的位置安装一个DCB，在靠近本节点的位置安装一个UFD；
(3)、当具有直流故障清除能力的节点一端连接交流系统，且本节点出口端有多条出线时，每条出线口加装一个UFD；
(4)、当任意两个具有直流故障清除能力的节点相连时，其相连线路中需加装一个DCB；
(5)、当DCB与UFD的安装位置为同一位置时，仅保留DCB，无需额外安装UFD。


2.根据权利要求1所述的基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，其特征在于，其中(4)的具体加装方法为：当其中一个节点传输功率与另一个节点不相同时，DCB的安装位置为更容量大的节点出口侧，使得容量大的节点不中断功率传输，而另一节点短时中断功率传送；当两者传输功率相同时，DCB可安装在任一节点出口。


3.根据权利要求1所述的基于换流站节点类型的直流断路器配置方法，其特征在于，在上述配置方法的基础上，DCB、UFD和节点的动作时序如下：
首先将DCB或UFD与节点的连接类型分为，与故障点直接相连、与故障点间接相连、与故障点不相连三种，具体定义如下：
1)与故障点直接相连的DCB或UFD：该DCB或UFD直接安装于故障线路一侧，至故障点相连的路径上，不经过其他DCB、UFD或直流节点；
2)与故障点间接相连的DCB或UFD：此DCB或UFD与故障点相连的路径上，其一，至少有一条路径没有经过DCB，通过UFD或直流节点与故障点相连，其二，至少有一条路径没有经过UFD，通过DCB或直流节点与故障点相连；
3)与故障点不相连的DCB或UFD：此DCB或UFD与故障点相连的所有路径中，每条路径都至少经过一个DCB或UFD；
其次以DCB为边界，对直流电网的线路保护进行分区，分区内故障时，仅有分区内的DCB、UFD、换流站节点动作；
具有故障清除能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王渝红，凌楠，曾琦，刘程卓，石富童，刘进飞，邰克强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51