一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统，属于交直流技术领域，解决了现有技术中无法获取交直流互联系统下最佳重合闸时间的问题。一种基于交直流互联系统的重合闸方法，所述方法包括以下步骤：当检测到所述交直流互联系统中发生短路故障时，启动保护动作，并确定故障点的位置；从启动保护动作时刻开始，实时采集每一时刻的发电机转子角速度及发电机功角；并在每一时刻，判断所述发电机转子角速度是否等于最佳合闸发电机转子角速度、且所述发电机功角是否等于最佳合闸发电机功角，若均相等，将当前时刻作为最佳重合闸时间；在所述最佳重合闸时间控制断路器重合。该方法能够确定最佳重合闸时间，并在最佳重合闸时间控制断路器重合。时间控制断路器重合。时间控制断路器重合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统


[0001]本专利技术涉及交直流
，尤其涉及一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，自动重合闸系统在电力系统中得到了广泛应用，并在提高互联电网的稳定性和供电可靠性方面发挥了重要作用。在交直流混联系统中选择不恰当时间启动重合闸将可能导致连锁故障，进而引发系统暂态失稳，甚至发生停电事故。因此，亟需开展交直流互联系统最佳合闸时间的研究。
[0003]针对电力系统最佳重合闸时间计算方法，已有学者进行了相关研究，方法主要分为基于最小间歇时间的整定方法和基于暂态稳定的整定方法。基于最小间歇时间的整定方法主要考虑以下因素：线路两侧保护不同时的跳闸时间、保护跳闸后故障点电弧熄灭时间、故障点绝缘恢复时间、断路器再次灭弧和跳闸时间以及一定的时间裕度。综合考虑上述因素得出一个最小间歇时间，结合不同电力系统重合闸成功的经验选取大于这个最小间歇时间的某个时间作为重合闸的整定时间。此类方法能够提高系统在发生瞬时故障时重合成功，并尽快恢复正常运行。基于暂态稳定的整定方法是通过构建交流系统的暂态能量函数，分析发生最严重故障情况下发电机功角的摇摆情况。在躲过最小间歇时间的基础上，提出当角度达到最大值并开始减小，角速度为负并在达到最大值之前进行重合。该方法通过调整合闸时间提高系统稳定水平，在一定程度上降低重合于故障对系统造成的二次冲击，提高电力系统的暂态稳定性。
[0004]但是，现有方法大多仅能计算纯交流系统的最佳重合闸时间，没有考虑在交直流互联系统下，由换相失败引起的直流逆变侧短路对最佳重合闸时间计算结果的影响。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于交直流互联系统的重合闸方法及系统，用以解决现有技术中无法获取交直流互联系统下最佳重合闸时间的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于交直流互联系统的重合闸方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]当检测到所述交直流互联系统中发生短路故障时，启动保护动作，并确定故障点的位置；
[0008]从启动保护动作时刻开始，实时采集每一时刻的发电机转子角速度及发电机功角；并在每一时刻，判断所述发电机转子角速度是否等于最佳合闸发电机转子角速度、且所述发电机功角是否等于最佳合闸发电机功角，若均相等，将当前时刻作为最佳重合闸时间；
[0009]在所述最佳重合闸时间控制断路器重合。
[0010]在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
[0011]进一步，所述短路故障为单相接地故障或三相故障。
[0012]进一步，最佳合闸发电机转子角速度ω
g0
满足：
[0013]ω
g0
＝ω0‑
ω
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中，ω
s
表示同步角速度；Δt表示交直流互联系统中从启动重合闸到断路器再次跳开的时间；D表示发电机阻尼系数，M表示发电机惯性常数，P
m
为发电机机械功率；
[0015]当所述短路故障为单相接地故障时，i＝1；
[0016][0017]式中，σ
R1
＝R+4R
z
+3Rk+4R
z
k，σ
L1
＝L+4L
z
+3Lk+4L
z
k，R表示交流输电线路等效电阻，L表示交流输电线路等效电感，L
z
表示直流逆变侧换相电感，R
z
表示直流逆变侧换相电阻，E表示系统稳定运行时的发电机出口母线电压幅值，k表示所述故障点到直流母线的距离占交流输电线路总长的百分比；
[0018]当所述短路故障为三相故障时，i＝2；
[0019][0020]式中，σ
R2
＝R
z
+Rk+R
z
k，σ
L2
＝L
z
+Lk+L
z
k。
[0021]进一步，最佳合闸发电机功角δ0满足：
[0022][0023]式中，E
s
表示所述系统稳定运行时的发电机端口电压幅值，U
s
表示所述系统稳定运行时的逆变侧换流母线电压幅值。
[0024]进一步，所述启动保护动作，包括：
[0025]当所述短路故障为单相接地故障时，所述断路器跳单相；当所述短路故障为三相故障时，所述断路器跳三相。
[0026]进一步，利用距离保护装置进行故障选相，根据故障选相结果确定短路故障的类型；还利用所述距离保护装置确定所述故障点的位置。
[0027]进一步，在所述最佳重合闸时间控制断路器重合，包括：
[0028]继电保护装置在所述最佳重合闸时间发出重合指令，控制所述断路器进行重合。
[0029]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种基于交直流互联系统的重合闸系统，所述重合闸系统包括：
[0030]故障检测及定位模块，用于当检测到所述交直流互联系统中发生短路故障时，启动保护动作，并确定故障点的位置；
[0031]最佳重合闸时间确定模块，用于从启动保护动作时刻开始，实时采集每一时刻的发电机转子角速度及发电机功角；并在每一时刻，判断所述发电机转子角速度是否等于最佳合闸发电机转子角速度、且所述发电机功角是否等于最佳合闸发电机功角，若均相等，将
当前时刻作为最佳重合闸时间；
[0032]继电保护装置，用于在所述最佳重合闸时间控制断路器重合。
[0033]在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
[0034]进一步，所述重合闸系统还包括距离保护装置，用于进行故障选相，并根据故障选相结果确定短路故障的类型；还用于确定所述故障点的位置。
[0035]进一步，所述继电保护装置在所述最佳重合闸时间发出重合指令，控制所述断路器进行重合。
[0036]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0037]本专利技术提供的基于交直流互联系统的重合闸方及系统，充分考虑了交直流互联系统下由换相失败引起的直流逆变侧短路对最佳重合闸时间计算结果的影响，通过在启动保护动作后的每一时刻判断采集到的发电机转子角速度与最佳合闸发电机转子角速度是否相等、发电机功角与最佳合闸发电机功角是否相等，将二者均相等时对应的时刻作为最佳重合闸时间，并在最佳重合闸时间控制断路器重合。
[0038]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0039]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交直流互联系统的重合闸方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：当检测到所述交直流互联系统中发生短路故障时，启动保护动作，并确定故障点的位置；从启动保护动作时刻开始，实时采集每一时刻的发电机转子角速度及发电机功角；并在每一时刻，判断所述发电机转子角速度是否等于最佳合闸发电机转子角速度、且所述发电机功角是否等于最佳合闸发电机功角，若均相等，将当前时刻作为最佳重合闸时间；在所述最佳重合闸时间控制断路器重合。2.根据权利要求1所述的基于交直流互联系统的重合闸方法，其特征在于，所述短路故障为单相接地故障或三相故障。3.根据权利要求2所述的基于交直流互联系统的重合闸方法，其特征在于，最佳合闸发电机转子角速度ω
g0
满足：ω
g0
＝ω0‑
ω
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，ω
s
表示同步角速度；Δt表示交直流互联系统中从启动重合闸到断路器再次跳开的时间；D表示发电机阻尼系数，M表示发电机惯性常数，P
m
为发电机机械功率；当所述短路故障为单相接地故障时，i＝1；式中，σ
R1
＝R+4R
z
+3Rk+4R
z
k，σ
L1
＝L+4L
z
+3Lk+4L
z
k，R表示交流输电线路等效电阻，L表示交流输电线路等效电感，L
z
表示直流逆变侧换相电感，R
z
表示直流逆变侧换相电阻，E表示系统稳定运行时的发电机出口母线电压幅值，k表示所述故障点到直流母线的距离占交流输电线路总长的百分比；当所述短路故障为三相故障时，i＝2；式中，σ
R2
＝R
z
+Rk+R
z
k，σ
L2
＝L

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，周晓东，张家铭，刘晨，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：