CN107359588A - 真双极mmc‑hvdc输电系统单极接地故障自适应重合闸方法 - Google Patents
真双极mmc‑hvdc输电系统单极接地故障自适应重合闸方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种真双极MMC‑HVDC输电系统的新型单极接地故障自适应重合闸方法，当发生单极接地故障并隔离故障极线路以后，在经历一段时间的去游离过程以后，测量故障极线路对地电压Uf：根据输电线路间静电感应原理，若Uf>Uset，表明线路出现了残压，故障点已经消失，判定该故障为瞬时性故障，在延时Δt2后，重启故障极换流器，若利用直流断路器实现故障隔离，还需重合直流断路器；若Uf<Uset，表明线路残压很小，故障点仍然存在，判定该故障为永久性故障，不重启故障极换流器。该方法无需解锁换流器就能实现对故障性质的预判，不会对系统造成二次危害。与现有的真双极MMC‑HVDC输电系统重合闸方法相比，有效避免了其重合于永久性单极接地故障时导致的二次过流冲击。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统保护控制领域，特别是涉及一种适用于真双极MMC-HVDC输电系统的单极接地自适应重合闸判断方法。
背景技术
真双极MMC-HVDC输电系统架空线路发生单极接地故障时，隔离故障极线路后，非故障极仍能继续运行。考虑到架空线路输电时瞬时性故障发生概率较高，因此需要配置重合闸方法判断故障性质，以保证瞬时性故障情况下，能够在故障消失以后快速恢复故障极。
目前，基于架空线路输电的真双极MMC-HVDC配置的重合闸方法一般是：在隔离故障极线路并经历一段时间的去游离过程以后，解锁故障极换流器(若利用直流断路器隔离故障，则还需重合直流断路器)，通过判断能否建立直流电压来判断故障是否仍然存在。这种方法简单可靠，但是在重合于永久性故障时会由于换流器内子模块电容的二次放电而产生二次过电流，对系统的安全可靠运行造成极为不利的影响。针对这一问题，有必要设计一种能够预判故障性质的自适应重合闸方法。
发明内容
针对目前架空线柔性直流输电系统重合闸方法重合于永久性故障时会对系统造成二次过流冲击的问题，本发明提出了一种真双极MMC-HVDC输电系统的新型单极接地故障自适应重合闸方法，能够实现故障性质的预判。
本发明的一种真双极MMC-HVDC输电系统单极接地故障自适应重合闸方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、发生单极接地故障并快速隔离故障极线路以后，经历去游离过程的延时Δt1，直至故障点彻底熄弧；
步骤2、测量故障极线路对地电压Uf；
步骤3、将故障极电压Uf与重合闸判断整定值Uset进行比较：
根据输电线路间静电感应原理，若Uf>Uset，判定该故障为瞬时性故障，在延时Δt2后，重启故障极换流器，若利用直流断路器实现故障隔离，还需重合直流断路器；
若Uf<Uset，判定该故障为永久性故障，不重启故障极换流器。
其中上述中重合闸判断门槛值Uset整定计算原则为：若故障点一直存在，被切除的故障极线路电压将一直被故障点钳位在0值附近；若故障点已经消失，被切除的故障极线路将会由于静电感应而在仍处于带电运行状态的正常极作用下感应出一定的电压(这也是本发明提出的自适应重合闸策略的根本原理)。据此，本发明提出如式(1)所示的Uset整定计算方法；
上式中，Uhealth为非故障极对地运行电压；k为可靠系数，一般取为5～10；α21、α11分别代表两极间互电位系数和非故障极自电位系数，根据静电场理论可得其计算公式分别如式(2)～(3)所示。
上式中，ε0为真空介电常数，一般取8.85×10-9F/km；l为架空线路长度；h为架空线路对地距离；d为正负极间距离；R0为架空线路半径。
本发明提出的自适应重合闸判断方法利用真双极MMC-HVDC输电系统单极接地故障仅闭锁故障极换流器、仅隔离故障极线路，非故障极仍然正常带电运行的特点，基于输电线路间的静电感应，通过对处于隔离状态的故障极线路残压大小的测量比较，无需故障极换流器解锁即可预先判断出故障性质。彻底避免了永久性故障时现有重合闸方法解锁换流器导致子模块电容放电而对系统产生二次过流冲击。
附图说明
图1为本发明实施例的真双极MMC-HVDC输电系统拓扑结构及单极接地故障示意图；
图2为本发明实施例的真双极MMC-HVDC输电系统单极接地自适应重合闸方法逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。该实施例根据本发明技术方案进行实施，给出了详细具体的实施方式和操作过程，但本发明的应用范围不限于下述实施例。
如图1所示为本发明实施例的真双极MMC-HVDC输电系统拓扑结构及单极接地故障示意图。
如图2所示，单极接地故障自适应重合闸方法具体包括以下实施步骤：
步骤1、发生单极接地故障后(假设故障位置如图1所示)，若配置的换流器具有故障自清除能力，则立即闭锁故障极对应换流器；若配置的换流器不具备故障自清除能力，则直流线路须配置直流断路器，在闭锁换流器的同时跳开故障极线路两端直流断路器；延时150ms确保线路去游离，使故障点彻底熄弧；
步骤2、测量故障极线路对地电压Uf，测点位置如图1中所示；
步骤3、将故障极电压Uf与整定值Uset进行比较：
根据输电线路间静电感应原理，若Uf>Uset，表明线路出现了残压，故障点已经消失，判定该故障为瞬时性故障，在延时10ms后(确保故障极线路对端也完成了重合闸判断)重启故障极换流器，若配置了直流断路器，还需重合直流断路器；
若Uf<Uset，判定该故障为永久性故障，不重启故障极换流器。
上述中Uset可根据式(1)～(3)，并结合真双极MMC-HVDC输电系统架空线路参数计算得到。此外，本实施例中k取10。
Claims (2)
1.一种真双极MMC-HVDC输电系统的单极接地自适应重合闸方法，其特征在于，单极接地自适应重合闸判断步骤为：
步骤(1)、发生单极接地故障并快速隔离故障极线路以后，经历去游离过程的延时Δt1，直至故障点彻底熄弧；
步骤(2)、测量故障极线路对地电压Uf；
步骤(3)、将故障极电压Uf与重合闸判断整定值Uset进行比较：
若Uf>Uset，判定该故障为瞬时性故障，在延时Δt2后，重启故障极换流器，若利用直流断路器实现故障隔离，还需重合直流断路器；
若Uf<Uset，判定该故障为永久性故障，不重启故障极换流器。
2.如权利要求1中所述的真双极MMC-HVDC输电系统的单极接地自适应重合闸方法，其特征在于，其中重合闸判断整定值Uset，具体计算公式(1)如下：
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其中，Uhealth为非故障极对地运行电压；k为可靠系数；α21、α11分别代表两极间互电位系数和非故障极自电位系数，计算公式分别如式(2)～(3)所示。
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其中，ε0为真空介电常数；l为架空线路长度；h为架空线路对地距离；d为正负极间距离；R0为架空线路半径。
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