[发明专利]一种换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障分析方法

说明书

本发明公开了一种换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障分析方法，包括：故障特征归纳：预先根据换流阀的导通次序将导通类型分为若干种通断类别，参照配电网逆变侧的交流系统和换流站接线电路图，预设每种通断类别的电流回路特征；故障分析：根据故障时换流阀的阳极电位与阴极电位判断对应换流阀的通断情况，得到故障发生时的通断类别并建立等值电路和电流流通路径；结合电流流通路径和预设的电流回路特征进行分析得到相关电流大小与方向以及过渡电阻，整理相关故障特征得到故障情况。本发明将故障发生时刻根据换流阀的导通次序分为多种情况，涵盖了故障发生时刻的全部可能性，突破了目前的简单化方法，使得分析得到的故障特征更准确和全面。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障分析方法。

背景技术

随着分布式电源在电力系统中应用的增多，越来越多的配电网成为了交直流配电网。而配电网中的换流变压器，简称换流变，作为连接交流系统和直流系统的核心设备，其运行可靠性对配电网的安全运行尤为关键。然而，现有研究统计指出换流变由于运行环境的特殊性，故障率远高于普通电力变压器，大约是2倍的关系，特别是阀侧穿墙套管已发生多起单相接地故障。但目前的文献未能将换流变阀侧单相接地故障的全部可能发生时刻进行分类分析，进而归纳故障特征，且目前文献的分析均未考虑过渡电阻的影响。有文献将换流变的阀侧单相接地故障分为四个阶段，结合故障录波图对每个阶段的直流电流回路和电流特征进行了分析描述。另有文献对逆变侧换流变套管单相接地故障的电流回路进行了分析描述，并指出故障特征与换相失败部分特征相似，但阀侧套管单相接地故障时换流变存在交流两相短路的特征。另有文献推导了换流变低压桥、高压桥和交流母线分别发生单相接地、两相接地故障和两相短路后换流阀电流的变化函数，指出接地故障时故障电流呈现交流多相短路的特点。另有文献给出了一种换流变阀侧单相接地故障发生时刻的时段划分方法，给出了故障点分别位于低压桥和高压桥时的电流流通路径，并结合阀的换相规律分析了阀侧电流变化情况。另有文献考虑了直流系统控制作用和换流器工作状态切换，利用回路叠加法构建了交流侧分别发生对称性故障、单相接地和两相短路时的故障分析模型，但并未求解回路电流的大小。另有文献结合国际大电网会议模型的仿真，根据换流器交流侧发生单相接地短路后故障演化过程的不同特征，将单相接地故障发生时刻划分为4个特征时段，仿真得到每个特征时段内电气量的波形图，并依据仿真结果分析了交流侧、直流高压端、低压端和中点发生单相接地时的电气量特征。另有文献从磁链变化角度和换流变发生故障后电流流通路径角度，分析指出逆变侧换流变阀侧单相接地故障将导致其产生故障性涌流。

由上述分析可知，现有技术缺乏对过渡电阻影响的判断，因此急需完善。

发明内容

针对现有技术中分析过程未考虑过渡电阻影响的问题，本发明提供了一种换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障分析方法，通过根据故障发生时刻和换流阀的通断情况建立换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障的等值电路，提出故障分析方法并得到电气特征，为继电保护的研究奠定基础，对于保证配电网的安全运行具有重要的理论意义和工程实用价值。

以下是本发明的技术方案。

一种换流变阀侧经过渡电阻单相接地故障分析方法，包括以下步骤：

故障特征归纳：预先根据换流阀的导通次序将导通类型分为若干种通断类别，参照配电网逆变侧的交流系统和换流站接线电路图，预设每种通断类别的电流回路特征；

故障分析：根据故障时换流阀的阳极电位与阴极电位判断对应换流阀的通断情况，得到故障发生时的通断类别并建立等值电路和电流流通路径；结合电流流通路径和预设的电流回路特征进行分析得到相关电流大小与方向以及过渡电阻，整理相关故障特征得到故障情况。

本发明将故障发生时刻根据换流阀的导通次序分为多种情况；对应于每种情况，根据故障后换流阀的阳极电位与阴极电位判断其通断情况，建立等值电路和电流流通路径；基于电流流通路径分析得到电流互感器中电流的大小与方向，进而归纳故障特征。