一种柔性直流电网短路故障性质判别方法及重合闸方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性直流电网短路故障性质判别方法及重合闸方法，判别方法包括：在柔性直流电网中一直流输电线路发生短路故障且该线路的两个直流断路器均开断时，控制该线路输入侧主动型换流器产生交流信号并通过输入端直流断路器的换流支路注入该线路；在该线路上检测故障特征量，并基于不同故障性质对应不同故障特征量响应，对比检测的故障特征量与预设值，判断短路故障性质。本发明专利技术在直流短路故障发生且直流断路器开断后控制主动型换流器产生用于直流短路故障性质辨识的交流信号，经直流断路器换流支路注入故障线路，根据不同故障而产生不同响应来判断故障性质，避免直流断路器重合闸于永久性故障，并加快电网在瞬时性故障清除后的恢复速度。

A distinguishing method of short circuit fault property and reclosing method for flexible DC power grid

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流电网短路故障性质判别方法及重合闸方法
本专利技术属于柔性直流输电领域，更具体地，涉及一种柔性直流电网短路故障性质判别方法及重合闸方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器(Modularmultilevelconverter，MMC)的柔性直流输电系统以其易拓展、线损小、可快速灵活控制等优势，在区域电网互联、新能源并网外送等方面得到广泛应用。直流电网可灵活地在各个换流站之间分配功率，当某个换流站因故障退出时仍可保持剩余系统的运行；考虑到远距离、大容量输电所存在的成本问题，柔直输电系统常采用架空线路进行大规模功率传输，因此，架空柔直电网是未来直流输电技术发展的必然趋势。由于架空输电线路暴露在空气中，工作条件恶劣，发生瞬时性故障概率较高，因此需配置有效的重启方法，让系统在瞬时性故障消失后重新快速恢复正常运行。目前工程上通常采用以下重启方法：故障隔离后，先等待线路去游离完成，然后重新解锁换流器或重合闸直流断路器(DCCircuitBreaker,DCCB)，通过判断线路直流电压是否建立，来实现对故障性质的判断。如果直流电压恢复，则证明故障已清除，可以恢复系统的正常运行；如果直流电压无法恢复，则判断为永久性故障。然而，这种重启方法存在一定的盲目性和重启时间选取不当的问题。因为，当重启于永久性故障时会对系统造成二次危害，不利于系统的安全、可靠运行，并且二次开断的技术需求对直流断路器的开断容量以及耗散能量提出了更高要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种柔性直流电网短路故障性质判别方法及重合闸方法，用以解决现有柔性直流电网的重启方法中因在线路去游离完成后首先通过重合闸来判断线路故障性质而易存在对电网带来二次危害的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，包括：在柔性直流电网中的一条直流输电线路发生短路故障且该输电线路上的两个直流断路器均开断时，控制该输电线路输入侧的主动型换流器产生交流检测信号并通过输入端的所述直流断路器的换流支路注入该输电线路；在该输电线路上检测故障特征量，并基于不同故障性质对应不同故障特征量响应，将检测的所述故障特征量与预设值对比，判断得到短路故障性质，完成柔性直流电网短路故障性质的判别。本专利技术的有益效果是：本专利技术是基于主动型MMC信号注入的柔性直流电网短路故障性质判别方法，通过在直流短路故障发生且直流断路器开断后控制主动型换流器产生用于直流短路故障性质辨识的交流信号，经直流断路器换流支路注入至故障线路，根据不同故障性质而产生不同响应，具体的，根据在柔性直流电网在永久性直流短路故障和瞬时性直流短路故障情形下不同的等效电路，通过检测并判断故障特征量的大小，来判断故障性质，避免了故障后首先对直流断路器重合闸而若重合闸与永久性故障的情况，降低了柔性直流电网对于直流断路器开断容量的要求，简化了短路器拓扑的设计，提高柔性直流电网的安全性。上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述控制该输电线路输入侧的主动型换流器产生交流检测信号，具体为：控制主动型换流器中的直流电流控制器产生直流调制比信号并在该直流调制比信号上叠加一组交流信号，形成交流检测信号。本专利技术的进一步有益效果是：通过在主动型MMC的直流电流控制器中加入直流短路故障性质辨识控制模式，使换流器可以在直流故障发生且直流断路器开断后，切换控制模式而产生预设的交流检测信号，经直流断路器换流支路注入至故障线路，根据不同故障性质而产生不同响应，进而判别故障性质。其中，产生预设的交流检测信号的优选方式为在原有产生的直流信号基础上叠加一交流信号，简单方便，便于预设值设置以及故障性质判断，精确可靠。进一步，所述交流信号的幅值为0.04-0.06pu。本专利技术的进一步有益效果是：注入信号的幅值不宜过大，以尽量减小对系统的影响。进一步，所述交流信号的频率为工频45-55Hz。本专利技术的进一步有益效果是：注入信号的频率应以可通过直流断路器的换流支路为前提进行设定，其中，预设交流检测信号的频率采用工频45-55Hz，以使得交流检测信号可以流经直流断路器的换流支路，并尽量减小电感电容等元件的充放电影响。进一步，各所述直流断路器独立的为：耦合型机械直流断路器、负压耦合型机械直流断路器或级联全桥子模块型混合型直流断路器。进一步，所述主动型换流器为：子模块混合型模块化多电平换流器或全桥型模块化多电平换流器。进一步，所述故障特征量为直流输电线路电压、直流输电线路电流或输入侧所述直流断路器的输出端电压。进一步，当所述故障特征量为输入侧所述直流断路器的输出端电压时，则所述基于不同故障性质对应不同故障特征量响应，将检测的所述故障特征量与预设值对比，判断得到短路故障性质，具体为：基于不同故障性质对应不同等效电路，若检测的所述输出端电压小于其预设值，判断短路故障性质为永久性故障，否则，判断短路故障性质为瞬时性故障；其中，所述预设值的取值为根据所述交流检测信号的幅值以及所述换流支路接入该输电线路后的电路参数确定。本专利技术的进一步有益效果是：为降低检测信号的提取难度，同时增加故障性质判别的灵敏度和精确度，采用直流断路器端口电压响应为判据，设置电压预设值为Uline_set，当直流断路器端口电压响应小于电压预设值Uline_set时，则可判断故障为永久性故障；当直流断路器端口电压响应大于电压预设值Uline_set时，则可判断故障为瞬时性故障，可靠性高。本专利技术还提供一种柔性直流电网重合闸方法，包括：基于如上所述的任一种柔性直流电网短路故障性质判别方法得到的短路故障性质，若短路故障性质为永久性故障，则控制所有所述直流断路器进入闭锁状态；若短路故障性质为瞬时性故障，则控制所有所述直流断路器重合闸。本专利技术的有益效果是：针对目前架空柔性直流电网发生永久性故障时，断路器重合闸可能面临的二次分闸问题，本专利技术引入一种基于主动型MMC信号注入的柔性直流电网重合闸方法。在直流故障发生且直流断路器开断后，切换直流断路器的直流电流控制模式以产生交流主动信号，经直流断路器支路注入至故障线路；根据注入信号在永久性直流短路故障和瞬时性直流短路故障情形下不同的响应特性，得到短路故障性质，并采取对应的措施进行线路检修或重合闸操作，从而避免断路器重合闸于永久性故障，加快直流电网在瞬时性故障清除后的恢复速度，提高柔性直流输电系统运行安全性。本专利技术还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一种柔性直流电网短路故障性质判别方法和/或一种柔性直流电网重合闸方法。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法的流程框图；图2为本专利技术实施例提供的一种四端柔性直流电网故障线路开断后的等效示意图；图3为本专利技术实施例提供的直流断路器的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的直流断路器开断后直流换流器向其注入信号的流通路径示意图；图5为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，包括：/n在柔性直流电网中的一条直流输电线路发生短路故障且该输电线路上的两个直流断路器均开断时，控制该输电线路输入侧的主动型换流器产生交流检测信号并通过输入端的所述直流断路器的换流支路注入该输电线路；/n在该输电线路上检测故障特征量，并基于不同故障性质对应不同故障特征量响应，将检测的所述故障特征量与预设值对比，判断得到短路故障性质，完成柔性直流电网短路故障性质的判别。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，包括：
在柔性直流电网中的一条直流输电线路发生短路故障且该输电线路上的两个直流断路器均开断时，控制该输电线路输入侧的主动型换流器产生交流检测信号并通过输入端的所述直流断路器的换流支路注入该输电线路；
在该输电线路上检测故障特征量，并基于不同故障性质对应不同故障特征量响应，将检测的所述故障特征量与预设值对比，判断得到短路故障性质，完成柔性直流电网短路故障性质的判别。


2.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，所述控制该输电线路输入侧的主动型换流器产生交流检测信号，具体为：
控制主动型换流器中的直流电流控制器产生直流调制比信号并在该直流调制比信号上叠加一组交流信号，形成交流检测信号。


3.根据权利要求2所述的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，所述交流信号的幅值为0.04-0.06pu。


4.根据权利要求2所述的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，所述交流信号的频率为工频45-55Hz。


5.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，各所述直流断路器独立的为：耦合型机械直流断路器、负压耦合型机械直流断路器或级联全桥子模块型混合型直流断路器。


6.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网短路故障性质判别方法，其特征在于，所述主动型...

【专利技术属性】
技术研发人员：文劲宇，蔡普成，向往，周猛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42