[发明专利]MMC注入探测信号的直流配电网接地故障识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种MMC注入探测信号的直流配电网接地故障识别方法及系统，借助附加控制策略，在故障发生后向馈线注入探测信号，根据故障馈线和健全馈线对探测信号响应的差异性识别出故障线。主动注入探测信号有效增强了故障特征，基于MMC的注入方法结合故障识别方法避免了安装附加装置，具有灵敏度高、无需双端通信的特点。

技术领域

本发明属于配电网故障识别技术领域，具体涉及一种MMC注入探测信号的直流配电网接地故障识别方法及系统。

背景技术

直流配电技术凭借供电可靠性高，利于接纳分布式发电等优点，逐渐成为研究热点，在国内外多地得到了示范应用。直流配电网的主要拓扑结构包括辐射状、两端式手拉手和环状结构，其中，辐射状结构具有投资成本低等优势，因而成为目前已开展的工程实践中最常用的结构。

中压直流配电网多采用伪双极结构，采取直流侧经钳位电阻接地方式，这种接地方式是为了在配电馈线发生单极接地故障时，系统能够带故障持续运行一段时间，从而提高供电可靠性，但是在钳位电阻接地方式下，故障电流很小，故障特征不明显，难以准确可靠识别出故障馈线。

现有针对直流配电网单极接地故障识别的研究可分为被动检测和主动探测两类。被动检测法基于故障暂态的换流器并联电容或线路分布电容电流提供的故障特征识别故障，而由于直流配电系统惯性低，故障暂态持续时间一般为数百微秒到数毫秒，要利用故障暂态信息识别故障，对测量和保护装置的性能提出了很高的要求。主动探测法或依赖于特定注入装置，或受限于特定网络拓扑，在基于MMC的柔性直流配电网单极接地故障识别方面还鲜有系统性的研究。现有方法灵敏度低可靠性不足，而传统交流小电流接地系统的接地故障选线方法在面对含大量分布式电源和储能设备的柔性直流配电网中又难以借鉴，因此亟需研究新的柔性直流配电网单极接地故障识别方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种MMC注入探测信号的直流配电网接地故障识别方法及系统，通过施加MMC附加控制实现探测信号注入，结合故障网络对探测信号的响应特征，基于故障馈线零模阻抗显感性，健全馈线零模阻抗显容性的差异识别故障线。

本发明采用以下技术方案：

MMC注入探测信号的直流配电网接地故障识别方法，包括以下步骤：

S1、利用电压不平衡判据启动MMC附加控制，实现探测信号的注入；

S2、步骤S1注入探测信号后，测量注入的电压探测信号以及对应的电流响应信号，即采集母线正负极电压u_P、u_N，以及各条馈线首端的正负极电流i_iP、i_iN用以识别故障线，i表示第i条馈线；

S3、采用n阶带通滤波器对步骤S2测量的母线电压，馈线电流进行滤波，设置通带频率f_ch为探测信号特征频率，得到滤波后母线正负极电压u_P’、u_N’和各条馈线首端的正负极电流i_iP’、i_iN’；

S4、对步骤S3滤波后的电压电流采用FFT方法提取对应特征频率下的母线电压相量U_P、U_N以及馈线电流相量I_iP、I_iN；

S5、利用步骤S4获得的母线电压U_P、U_N以及馈线电流相量I_iP、I_iN逐个求取馈线零模阻抗，进行故障判别确定故障线和健全线；

S6、若步骤S5识别出第i条馈线故障，输出结果后结束；若没有任何一条馈线的计算结果满足设定条件，则进行步骤S7；

S7、再次根据电压不平衡判据进行判别，如果满足设定条件，输出结果为母线故障；若不满足设定条件，输出结果为瞬时性故障。