一種柔性直流輸電系統(tǒng)直流單極接地故障檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性輸配電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)直流單極接地故障檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]第一代高壓直流輸電基于汞弧閥，第二代直流輸電技術(shù)基于晶閘管，20世紀(jì)90年代末，基于可關(guān)斷器件和脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)的電壓源換流器(VSC)開始應(yīng)用于直流輸電，標(biāo)志著第三代柔性直流輸電技術(shù)的誕生。
[0003]柔性直流輸電系統(tǒng)由換流站和直流輸電線路構(gòu)成。功率可以雙向流動，兩個換流站中的任一個既可以作整流站也可以作逆變站運(yùn)行。
[0004]直流輸電線路是柔性直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分。目前柔性直流輸電工程普遍采用電纜進(jìn)行功率傳輸，一方面使得系統(tǒng)造價大大升高，一方面直流電纜還受到直流電壓的限制，功率輸送十分有限。特高壓直流輸電工程均采用架空線進(jìn)行功率傳輸，但是由于傳輸距離較遠(yuǎn)，跨區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜，直流故障率較高，數(shù)據(jù)顯示線路故障約占直流輸電系統(tǒng)故障的50%，其線路保護(hù)正確動作切除故障也只有50%，從而導(dǎo)致不必要的直流停運(yùn)。
[0005]將架空線引入到柔性直流輸電中，可以降低系統(tǒng)造價，同時提升系統(tǒng)電壓等級，提升系統(tǒng)容量，但是如何提升輸電線路故障時線路保護(hù)的正確動作率，減少不必要的直流停運(yùn)，是一個很大的難題，而線路保護(hù)的正確動作取決于對線路故障的快速地、準(zhǔn)確地檢測。
[0006]目前采用的直流接地故障方法中，僅以單極對地電壓作為檢測指標(biāo)容易受其他直流故障或交流故障影響，造成誤判;若以兩端換流站的電流方向進(jìn)行判斷，則需要兩端換流站進(jìn)行通訊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，程序繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)直流故障的檢測方法，可以判斷發(fā)生接地故障的故障極，提高判斷直流單極接地故障的準(zhǔn)確性，避免其它故障引起的錯判和誤判，單換流站站內(nèi)測量就可以檢測故障。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種柔性直流輸電系統(tǒng)直流單極接地故障檢測方法，獲取正、負(fù)直流母線對地電壓和正、負(fù)直流母線電流變化率，當(dāng)上述各參數(shù)同時滿足以下條件時，確定該系統(tǒng)發(fā)生直流單極接地故障:
[0010]I )、第一極對地電壓絕對值小于電壓比較限值Udcse t持續(xù)時間超過時間限值Tset；
[0011]2)、第一極直流電流變化率絕對值大于電流變化率第一比較限值diset持續(xù)時間超過時間限值Tset;
[0012]3)、第二極直流電流變化率絕對值小于電流變化率第二比較限值diset持續(xù)時間超過Tset。
[0013]進(jìn)一步的，直流母線對地電壓和正、負(fù)直流母線電流變化率值均為標(biāo)么值的格式。
[0014]進(jìn)一步的，以單極對地額定電壓為基準(zhǔn)值。
[0015]進(jìn)一步的，電壓比較限值Udcset為0.8pu。
[0016]進(jìn)一步的，第一電流變化率比較限值diset為0.6?0.8pu。
[0017]進(jìn)一步的，第二電流變化率比較限值diset為0.35?0.6pu。
[0018]進(jìn)一步的，第一電流變化率比較限值diset為0.6pu。
[0019]進(jìn)一步的，第二電流變化率比較限值diset為0.4pu。
[0020]進(jìn)一步的，時間限值Tset為200_400ys。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明一種柔性直流輸電系統(tǒng)直流單極接地故障檢測方法，通過獲取直流母線對地電壓和正、負(fù)直流母線電流變化率作為直流單極接地故障判斷參數(shù)，當(dāng)其中一極對地電壓絕對值小于電壓比較限值Udcset持續(xù)時間超過時間限值Tset以及該極直流電流變化率絕對值大于電流變化率比較限值diset持續(xù)時間超過時間限值Tset，同時另一極直流電流變化率絕對值小于電流變化率第二比較限值diset持續(xù)時間超過Tset時確定該級發(fā)生接地故障，避免其它故障引起的錯判和誤判，同時可以檢測出發(fā)生接地故障的故障極，提高判斷直流單極接地故障的準(zhǔn)確性，單換流站站內(nèi)測量就可以檢測故障。該方法程序簡單易操作，能夠快速準(zhǔn)確的對柔性直流輸電系統(tǒng)直流故障進(jìn)行識別。
[0023]進(jìn)一步的，以單極對地額定電壓為基準(zhǔn)值，能夠提高故障檢測的兼容性。
[0024]進(jìn)一步的，直流母線對地電壓和正、負(fù)直流母線電流變化率值均為標(biāo)么值的格式，便于在各等級容量的直流輸電系統(tǒng)中使用。
[0025]進(jìn)一步的，時間限值Tset為200_400ys，大大提高了對柔性直流輸電系統(tǒng)直流故障的判斷速度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明直流單極接地故障檢測流程圖。
[0027]圖2為本發(fā)明直流單極接地故障相關(guān)參數(shù)檢測位置圖。
[0028]圖3為本發(fā)明直流正極接地故障直流場故障特性示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明直流正極接地故障檢測結(jié)果示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明直流負(fù)極接地故障檢測結(jié)果示意圖。
[0031 ]圖6為本發(fā)明直流負(fù)極接地故障直流場故障特性示意圖。
[0032]圖7為本發(fā)明直流單極接地故障檢測系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0034]如圖1所示為本發(fā)明柔性直流輸電系統(tǒng)直流單極接地故障檢測方法的流程圖，該方法的具體過程如下:首先獲取正、負(fù)直流母線對地電壓和正、負(fù)直流母線電流變化率，當(dāng)上述各參數(shù)同時滿足以下條件時，確定該系統(tǒng)發(fā)生直流單極接地故障:
[0035]1、第一極對地電壓絕對值小于電壓比較限值Udcset持續(xù)時間超過時間限值Tset;
[0036]2、第一極直流電流變化率絕對值大于第一電流變化率比較限值diset持續(xù)時間超過時間限值Tset;
[0037]3、第二極直流電流變化率絕對值小于第二電流變化率比較限值diset持續(xù)時間超過Tset0
[0038]其中第一極為正、負(fù)直流母線中的一極，第二極為正、負(fù)直流母線中與第一極相反的一極。
[0039]直流單極接地故障發(fā)生后故障極直流對地電壓突降，同時直流電流急劇增加，直流電流變化率遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時的值，因此選擇直流對地電壓、直流電流變化率作為單極接地故障的檢測依據(jù)。
[0040]為提高該方法的適用性，使其可以便于在各等級容量的直流輸電系統(tǒng)中使用，本實(shí)施例中采用標(biāo)么值的形式進(jìn)行計算。標(biāo)么值是電力系統(tǒng)分析和工程計算中常用的數(shù)值標(biāo)記方法，表示各物理量及參數(shù)的相對值，單位為pu(也可以認(rèn)為其無量綱)。標(biāo)么值是相對于某一基準(zhǔn)值而言的，同一有名值(實(shí)際值)，當(dāng)基準(zhǔn)值選取不同時，其標(biāo)么值也不同，其計算公式為:標(biāo)么值=有名值/基準(zhǔn)值，標(biāo)么值是個相對值，沒有單位。使用標(biāo)么值的好處:I)只需確定各電壓級的基準(zhǔn)值，而后直接在各自的基準(zhǔn)值下計算標(biāo)么值，不需要進(jìn)行參數(shù)和計算結(jié)果的折算;2)用標(biāo)么值后，電力系統(tǒng)的元件參數(shù)比較接近，易于進(jìn)行計算和對結(jié)果的分析比較。它是用實(shí)際值除于基值，可以使得在實(shí)際計算中更加簡單使得計算更快可以避免在電力公式中復(fù)雜的換算。工程計算中，往往不用各物理量的實(shí)際值，而是用實(shí)際值和相同單位的某一選定的基值的比值(標(biāo)么值)來進(jìn)行計算。
[0041 ]考慮提高故障檢測的兼容性，以單極對地額定電壓Udc為基準(zhǔn)值，配置直流對地電壓比較限值Udcset為0.8pUo
[0042]發(fā)生單極接地故障時，故障極直流對地電壓瞬間降為O，直流電壓的變化AU=Udc，由AU=L*di/dt，可知此時的電流變化率為Udc/L，以此時的電流變化率為電流變化率標(biāo)幺化的基準(zhǔn)值，即此時的電流變化率為Ipu;其中Udc為單極對地額定電壓，L為換流站單極平波電抗器的電感值。
[0043]正常啟動和運(yùn)行時，電流變化率的峰值出現(xiàn)在交流斷路器閉合時，不控整流階段模塊充電到約0.7pu ;兩側(cè)交流斷路器同時閉合時，電流變化率峰值最大，此時