[发明专利]柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法

说明书

本发明涉及一种柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法，通过获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率，当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t₁毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，持续时间超过时间限值时，判定发生单极接地故障。该方法能快速识别单极接地故障母线，通过跳开发生接地故障直流母线所在的直流断路器，实现故障母线的快速隔离，提高直流配电网的供电可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子技术与直流配电领域，具体涉及柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法。

背景技术

多端柔性直流配电系统是指在同一直流网架下，含有2个以上VSC(电压源换流器)，换流端口直流侧采用并联或串联的方式相互连接而组成的柔性直流配电系统。模块化多电平换流器(MMC)相对于传统的两电平或三电平VSC，具有易于扩展、谐波畸变小、开关损耗低、故障处理能力强等优点，成为柔性直流配电网的优选换流器拓扑之一。

目前，直流单极接地故障的识别及排除是通过差动保护实现的，当母线发生单极金属性接地故障时，故障极直流电压变为0，非故障极直流电压变为2倍额定值，故障处的电流较小，影响故障检测的准确性。并且，现有技术中启动差动保护的时间较慢，如果不能快速隔离故障母线，可能会造成设备过压、启动过压保护、闭锁换流器及换流器退出运行，影响供电的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流配电网单极接地故障识别、故障保护方法，用于解决现有技术无法准确检测出单极接地故障的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种柔性直流配电网单极接地故障识别方法，包括以下五个解决方案：

方案一，包括如下步骤：

1)获取正、负直流母线对地电压，获取正、负直流母线的极间电压变化率；

2)当正、负直流母线的极间电压变化率的绝对值大于第一比较限值，脉冲展宽t₁毫秒，且正直流母线对地电压与负直流母线对地电压的和的绝对值大于第二比较限值，所述大于第二比较限值的持续时间超过时间限值时，判定当前正、负直流母线发生单极接地故障。

方案二，在方案一的基础上，所述第一比较限值通过下式得出：

dU_dcset＝k_rel1dU_{dc_max_o}

式中，dU_dcset为第一比较限值，dU_{dc_max_o}为区外单极接地故障电压变化率绝对值最大值，k_rel1为第一设定可靠系数。

方案三，在方案二的基础上，所述第一比较限值通过下式进行灵敏性校验：

式中，dU_{dc_min_i}为区内单极接地故障电压变化率绝对值最小值，k_sen1为第一灵敏系数。

方案四，在方案一的基础上，所述第二比较限值通过下式得出：

dU_dcunbalset＝k_rel2dU_{dcunbal_max_o}

式中，dU_dcunbalset为第二比较限值，dU_{dcunbal_max_o}为区外非单极接地故障导致的电压不平衡绝对值最大值，k_rel2为第二设定可靠系数。

方案五，在方案四的基础上，所述第二比较限值通过下式进行灵敏性校验：