[发明专利]一种以直流断路器为主的直流线路故障隔离和重合闸策略

权利要求书

1.一种柔性直流输电系统中以直流断路器为主，换流器为辅的直流线路故障隔离和重合闸方法，其特征在于该方法包括以下关键步骤：

a、柔性直流输电系统中，采集直流断路器出口处的本地电气量进行故障判别，当故障判据F为“真”，即“F＝1”时确认故障发生，此处的判据F是多种判据的复合，直流断路器正常运行情形和重合闸情形下的故障判据相同或不同，故障判据F具有如下的含义：

其中，“1”和“0”代表逻辑关系下的状态值，正常运行情形下，选择如下的判据：

F＝F₁:i_d(t)＞1.2i_dN

或

或

其中，i_d为直流电流；i_dN为直流电流额定值；v_d为直流电压；C_1阈值为电流判定阈值；C_2阈值为电压判定阈值；F₁为直流电流过流故障判据，当直流电流值超过额定值的1.2倍时取1，反之取0；F₂为直流电流变化率故障判据，当直流电流变化率超过电流判定阈值时取1，反之取0；F₃直流电压变化率故障判据，当直流电压变化率超过电压判定阈值时取1，反之取0；重合闸时，为加速直流断路器分闸，选择多种判据的复合，即使用逻辑“或”的关系，加入基于变化率的判据：

F＝(F₁ or F₂)；

b、若直流线路发生故障，则隔离换流器的闭锁信号，发直流断路器分闸信号，由直流断路器分闸来切断故障电流、隔离故障点；

c、在断路器分闸后，经过预先设置的延时Δt_rc，控制直流断路器重合闸，并判断故障是否依然存在，重合闸延时Δt_rc的设置应满足以下的技术要求，并尽可能较小：

其中

其中，Δt_hf为直流断路器的恢复时间，τ₁为与放电回路参数有关的放电时间常数，τ₂为与充电回路参数有关的充电时间常数，V_s为电容不间断持续充电后稳态电压值，V_dm为允许的直流线路电压最大绝对值，V_C1为放电过程结束后电容电压，|V_d0|为相应直流线路正常运行电压，Δt_det为故障检测时间，Δt_act为直流断路器的动作时间；

d、如若故障已消失，直流断路器能够重合闸成功，直流系统逐渐恢复运行，为避免直流系统恢复过程中出现的短时振荡造成直流断路器误动作，在系统恢复期间闭锁直流断路器的故障检测回路，直到直流系统重新恢复稳定运行；

e、如若故障依然存在，直流断路器重合闸不成功，将再次跳开，并触发换流器立即闭锁，直流系统停运，并进行永久故障的检修。

2.一种柔性直流输电系统中利用直流断路器重合闸提升直流系统功率输送可靠性的方法，其特征在于直流线路故障后，在不闭锁换流器的情况下，用直流断路器迅速断开故障，并经预设延时Δt_rc后重合闸直流断路器恢复系统，预设的延时Δt_rc应具备以下两点技术要求：

a、避免延时期间直流电容充电造成直流线路过电压，即要保证直流电压满足：

其中，t₁为故障后直流断路器首次分闸的时刻，t_rc为经历Δt_rc延时后直流断路器重合闸时刻，t_rc＝t₁+Δt_rc，|V_d|为相应直流线路直流电压，V_dm为允许的直流线路电压最大绝对值，结合直流电容的充电特性，进一步表示为：

其中，V_C1为放电过程结束后电容电压，V_s为电容不间断持续充电后稳态电压值，τ₂为与充电回路参数有关的充电时间常数；

b、延时必须大于直流断路器分闸后恢复开断能力的时间，即：

Δt_rc＞Δt_hf

其中，Δt_hf为直流断路器的恢复时间，该重合闸恢复系统的方法能极大地减小直流系统停运的概率，功率输送的可靠性得到增强。