一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法，涉及电网运维领域；目前，三相短路故障识别，普遍存在识别效率、准确性不能兼顾的问题。本发明专利技术包括步骤：计算两侧保护安装处的正序、负序电流幅值；当交流侧负序电流幅值小于整定值时，认为系统三相对称，当交流侧负序电流幅值大于整定值时，认为系统发生不对称故障；当交流侧负序电流幅值小于整定值时，计算两侧保护安装处正序电流的幅值之差；若幅值之差大于整定值，则认为存在对称故障，且短路故障发生在对应两侧保护安装区内，继电保护动作；否则，认为为穿越性电流，故障发生在两侧保护安装区外或为正常运行状态，继电保护不动作。本技术方案可以更快速、更准确地识别三相短路故障。三相短路故障。三相短路故障。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法


[0001]本专利技术涉及电网运维领域，尤其涉及一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法。

技术介绍

[0002]继电保护是保障电网安全运行的第一道防线，在实际工程应用中，反映工频电气量的继电保护占主导地位。随着电力电子化设备的广泛应用，柔直等含电力电子设备的控制策略会使故障电流特征发生改变，电力系统故障后呈现出更加复杂的故障特征，传统保护面临可靠性降低的问题；而且，柔直接入交流电网后，柔直侧正序电流受限、负序电流几乎为零、零序电流不受影响，与交流侧差别较大，因此差动保护灵敏度降低甚至拒动。目前，三相短路故障识别，普遍存在识别效率、准确性不能兼顾的问题，影响电网的安全运行。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法，以达到快速、准确识别柔性直流输电系统的三相短路故障的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
[0004]一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法，其中柔性直流输电系统包括直流侧和交流侧，直流侧和交流侧均设有保护，三相短路识别方法包括以下步骤：
[0005]1)获取线路故障点的属性信息；
[0006]2)获取所述故障点两端保护安装处的相电流信息，并计算两侧保护安装处的正序、负序电流幅值；
[0007]3)判断交流侧负序电流幅值是否小于整定值；
[0008]4)当交流侧负序电流幅值小于整定值时，认为系统三相对称，并进入步骤5)；当交流侧负序电流幅值大于整定值时，认为系统发生不对称故障；
[0009]5)计算两侧保护安装处正序电流的幅值之差I
d
；
[0010]6)若幅值之差I
d
大于整定值，则认为存在对称故障，即短路故障，且短路故障发生在对应两侧保护安装区内，继电保护动作；否则，认为为穿越性电流，故障发生在两侧保护安装区外或为正常运行状态，继电保护不动作。
[0011]本技术方案利用故障发生后，柔直侧与交流侧故障电流幅值有明显差别的特征，构造保护新技术手段。由于控制策略使得故障后相角特征与传统交流电网有很大不同，本技术方案也不受相角影响。对于三相短路故障(不包含不对称故障)可以更快速、更准确地识别。
[0012]作为优选技术手段：所述的保护为继电保护。当然还可以为其他保护。
[0013]作为优选技术手段：所述的直流侧包括柔直换流站，柔直换流站包括模块化多电平换流器的柔性直流输电模块、变压器；柔性直流输电模块的输出端与变压器的输入端相连。模块化多电平换流器的柔性直流输电模块即为MMC
‑
HVDC模块。
[0014]作为优选技术手段：直流侧保护与变压器的输出端相连；交流侧保护与交流电网的输入端相连。直流侧保护与交流侧保护之间为两侧保护安装区内。
[0015]有益效果：
[0016]一、通过本技术方案，对于柔性直流输电系统接入的交直流混联电网，在三相短路故障发生后，能进行快速识别故障。
[0017]二、本技术方案充分利用两侧故障电流幅值差上的区别，不受相位影响，且区内没有死区，不受故障位置影响，提高保护可靠性。
[0018]三、本技术方案可作为电流差动保护的补充判据，进一步提高电网运行安全性；
[0019]本技术方案利用三相短路时，两侧故障相电流仅含正序分量，且交流侧正序分量远大于柔直侧正序分量的特点，构成保护补充判据。避免出现柔直接入交流电网后，柔直侧正序电流受限、负序电流几乎为零、零序电流不受影响，与交流侧差别较大，差动保护灵敏度降低甚至拒动，线路得不到保护的情况发生。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的线路故障示意图。
[0021]图2是典型MMC拓扑结构图。
[0022]图3是本专利技术的被保护线路中点发生三相短路的仿真结果图。
[0023]图4是本专利技术的被保护线路左侧发生三相短路的仿真结果图。
[0024]图5是本专利技术的被保护线路右侧发生三相短路的仿真结果图。
[0025]图6是本专利技术的区外发生三相短路的仿真结果图。
[0026]图7是本专利技术的流程图
具体实施方式
[0027]以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0028]如图7所示，本专利技术包括以下步骤：
[0029]S1：获取线路故障点的属性信息；
[0030]S2：获取所述故障点两端保护安装处的相电流信息，并计算两侧保护安装处的正序、负序电流幅值；
[0031]S3：判断交流侧负序电流幅值是否小于整定值；
[0032]S4：当交流侧负序电流幅值小于整定值时，认为系统三相对称，并进入步骤5)；当交流侧负序电流幅值大于整定值时，认为系统发生不对称故障；
[0033]S5：计算两侧保护安装处正序电流的幅值之差I
d
；
[0034]S6：若幅值之差I
d
大于整定值，则认为存在对称故障，即短路故障，且短路故障发生在对应两侧保护安装区内，继电保护动作；否则，认为为穿越性电流，故障发生在两侧保护安装区外或为正常运行状态，继电保护不动作。
[0035]通过本技术方案，对于柔性直流输电系统接入的交直流混联电网，在三相短路故障发生后，能进行快速识别故障。避免因柔直的负序电流抑制控制策略，故障后故障电流与交流侧不同，传统与相位有关的保护可靠性受到影响的情况发生。本技术方案充分利用两侧故障电流幅值差上的区别，不受相位影响，且区内没有死区，不受故障位置影响，提高了
保护可靠性。
[0036]本技术方案利用故障发生后，柔直侧与交流侧故障电流幅值有明显差别的特征，构造保护新方案。由于控制策略使得故障后相角特征与传统交流电网有很大不同，本方案也不受相角影响。对于三相短路故障(不包含不对称故障)可以更快速、更准确地识别。具体原理如下：
[0037]柔性直流输电系统如图1所示，假设某线路f1处发生区内三相短路故障，由于柔直侧故障电流幅值受限，因此故障发生后的暂态过程内电流突变量较小；对于交流侧，三相短路的短路电流较大，因此在故障发生后的暂态过程内电流突变量较大。
[0038]交流侧故障电流表达式不再赘述，以下推导柔直侧故障电流的表达式：
[0039]柔性直流输电系统中，典型的MMC三相拓扑结构如图2。显然，正常运行时的数学模型为：
[0040][0041]定义j相差模电压和共模电压分别为：
[0042][0043]由式(1)(2)可得：
[0044][0045]由于直流量易于控制，因此将三相静止坐标系下的正弦交流量通过派克变换变换到两轴同步旋转坐标系下的直流量：
[0046][0047]通过拉普拉斯变换，即可得到MMC在正常运行时的基频动态方程频域形式：
[0048][0049]引入对直流量有较好控制性能的PI控制，式(5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统的三相短路识别方法，柔性直流输电系统包括直流侧和交流侧，直流侧和交流侧均设有保护，其特征在于：三相短路识别方法包括以下步骤：1)获取线路故障点的属性信息；2)获取所述故障点两端保护安装处的相电流信息，并计算两侧保护安装处的正序、负序电流幅值；3)判断交流侧负序电流幅值是否小于整定值；4)当交流侧负序电流幅值小于整定值时，认为系统三相对称，并进入步骤5)；当交流侧负序电流幅值大于整定值时，认为系统发生不对称故障；5)计算两侧保护安装处正序电流的幅值之差I
d
；6)若幅值之差I
d
大于整定值，则认为存在对称故障，即短路故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈水耀，裘愉涛，方愉冬，虞伟，潘武略，陈波，周晨，李昊，金晨星，接晓霞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司，
类型：发明
国别省市：