一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法技术

本申请属于输电线路保护技术领域，尤其涉及一种MMC‑HVDC直流输电线路故障检测方法。对于MMC‑HVDC系统，电流差动保护方法存在故障识别率低、可靠性差、判别故障类型不足的问题。本申请提供的MMC‑HVDC直流输电线路故障检测方法，通过获取、比较、计算整流侧正极直流功率值和逆变侧负极直流功率值之和P

【技术实现步骤摘要】
一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法
本申请涉及输电线路保护
，尤其涉及一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法。
技术介绍
高压直流输电(HVDC)是远距离大容量输电的优选技术。其中，模块化多电平换流器(MMC)由于采用模块化级联结构，避免了开关器件的直接串联，大大降低了制造和工程实现的难度，因而被采用在柔性直流输电技术中。基于MMC的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)具有波形质量高、故障处理能力强及损耗小等优点，因此，在直流电网建设中得到了广泛应用。为了保证柔性直流电网的供电可靠性，在直流故障发生之后，应能可靠地识别故障区间，确保剩余部分的安全稳定运行。和传统交流系统保护相比，柔性直流电网保护更难以实现保护的选择性。对于过电流保护，它通过保护动作的时间级差以及可靠的断路器跳闸来保证保护动作的选择性。在柔性直流电网中，一方面，相邻的直流线路保护动作具有低离散性；另一方面，直流断路器的性能仍不够完善。因此，对于柔性直流电网，通过电流保护很难保证保护的选择性。不同于传统交流系统中电流保护可以兼顾保护四性的要求，在现有的柔性直流系统工程中配置过电流保护一般用于故障检测。在原理上，电流差动保护可针对直流线路进行故障识别以及故障区段定位。因此，为了实现故障的可靠识别，实际的柔性直流输电工程一般配置线路差动保护。然而，为了避免线路分布电容电流的影响，线路差动保护一般通过延时来防止保护误动，这也导致保护的速动性较差，难以满足柔性直流电网对保护速动性的要求。基于贝瑞隆线路模型和频变参数模型的电流差动保护原理可消除线路分布电容电流的影响，但这种保护原理也存在着一些缺点：一方面使得算法更为复杂；另一方面，存在数据同步以及通道延时等问题，对硬件成本和保护动作速度也会产生负面影响。因此，对于直流系统而言，这种电流差动保护一般只作为后备保护。除此以外，根据MMC型直流系统的故障特性，如果通过合理配置接地方式，当直流电网发生单极接地故障时并不会出现明显的故障电流。综上所述，对于采用直流侧接地方式的MMC-HVDC系统而言，若发生单极接地故障，基于直流线路电流差动的保护方法难以检测到差流，进而无法保证保护装置的可靠动作。
技术实现思路
本申请提供了一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，以解决MMC-HVDC直流输电线路中电流差动保护方法存在故障识别率低、可靠性差、判别故障类型不足的问题。本申请采用的技术方案如下：一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，包括以下步骤：获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值；计算整流侧正极直流功率值和逆变侧负极直流功率值之和，并记为PKM，计算整流侧负极直流功率值和逆变侧正极直流功率值之和，并记为PMK；如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障。可选的，在所述获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值的步骤之前，还包括：测量整流侧正、负极直流电压值U1、U2,测量整流侧正、负极直流电流值I1、I2,测量逆变侧正、负极直流电压值U3、U4,测量逆变侧正、负极直流电流值I3、I4，所述直流电压值U1-U4为对地电压，所述直流电流值I1-I4以流向直流输电线路为参考正方向；计算整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值。可选的，在联立比较PKM和PMK用以判定MMC-HVDC系统故障类型的步骤中，具体包括：如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障。可选的，在联立比较PKM和PMK用以判定MMC-HVDC系统故障类型的步骤中，还包括：如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障。可选的，在所述获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值的步骤中，还包括：对整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值进行预设时间t内的滑动平均值滤波处理，获取预设时间t内的功率平均值。可选的，所述功率平均值为算术平均值。可选的，所述预设时间t为5ms。可选的，在联立比较PKM和PMK用以判定MMC-HVDC系统故障类型的步骤中，还包括：如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，直流线路保护动作不启动；如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，保护动作启动，断开MMC-HVDC直流输电线路的正极；如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，保护动作启动，断开MMC-HVDC直流输电线路的负极；如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障，保护动作启动，同时断开MMC-HVDC直流输电线路的正极和负极。可选的，在所述对整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值进行预设时间t内的滑动平均值滤波处理后，获取预设时间t内的功率算术平均值，通过以下步骤判别故障类型：如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，式中，PKM_f和PMK_f分别为PKM和PMK滑动平均值滤波处理后的值；如果判定MMC-HVDC系统发生直流侧故障，式中，Pset为设定的门槛值，且Pset＝0.1PN，PN为MMC-HVDC系统的额定输送功率。可选的，在所述如果判定MMC-HVDC系统发生直流侧故障的步骤中，还包括：如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障。采用本申请的技术方案的有益效果如下：本申请提供的MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，通过获取、比较、计算整流侧正极直流功率值和逆变侧负极直流功率值之和PKM以及整流侧负极直流功率值和逆变侧正极直流功率值之和PMK；再联立PKM和PMK进行数据分析比较，从而精准地判别MMC-HVDC系统中发生故障的类型，非常高效和简捷地实现了MMC-HVDC直流输电线路的保护。具有更好的适用性和可靠性，存在较大的工程应用价值。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请中MMC-HVDC系统的结构示意图；图2为本申请中MMC-HVDC系统的故障原理示意图；图3为本申请一个实施例的流程图；图4为本申请另一个实施例的流程图；图示说明：图1为本领域技术人员所熟知的MMC-HVDC系统的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值；/n计算整流侧正极直流功率值和逆变侧负极直流功率值之和，并记为P

【技术特征摘要】
1.一种MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值；
计算整流侧正极直流功率值和逆变侧负极直流功率值之和，并记为PKM，计算整流侧负极直流功率值和逆变侧正极直流功率值之和，并记为PMK；
如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障。


2.根据权利要求1所述的MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，在所述获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值的步骤之前，还包括：
测量整流侧正、负极直流电压值U1、U2,测量整流侧正、负极直流电流值I1、I2,测量逆变侧正、负极直流电压值U3、U4,测量逆变侧正、负极直流电流值I3、I4，所述直流电压值U1-U4为对地电压，所述直流电流值I1-I4以流向直流输电线路为参考正方向；
计算整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值。


3.根据权利要求2所述的MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，在联立比较PKM和PMK用以判定MMC-HVDC系统故障类型的步骤中，具体包括：
如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生正极接地故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生负极接地故障，
如果判定MMC-HVDC系统发生双极短路故障。


4.根据权利要求3所述的MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，在联立比较PKM和PMK用以判定MMC-HVDC系统故障类型的步骤中，还包括：
如果判定MMC-HVDC系统正常稳态运行或发生交流侧故障。


5.根据权利要求1所述的MMC-HVDC直流输电线路故障检测方法，其特征在于，在所述获取整流侧正、负极直流功率值和逆变侧正、负极直流功率值的步骤中，还包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚鑫泽，邢超，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53