CN107422229B - 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备 - Google Patents

输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN107422229B
CN107422229B CN201710533171.4A CN201710533171A CN107422229B CN 107422229 B CN107422229 B CN 107422229B CN 201710533171 A CN201710533171 A CN 201710533171A CN 107422229 B CN107422229 B CN 107422229B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductance
equivalent
fault
line
transmission system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710533171.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107422229A (zh
Inventor
熊文
阳曾
赵宏伟
尚慧玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd filed Critical Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd
Priority to CN201710533171.4A priority Critical patent/CN107422229B/zh
Publication of CN107422229A publication Critical patent/CN107422229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107422229B publication Critical patent/CN107422229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明涉及输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备，可根据所述直流上升速度以及所述换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感，根据所述系统电感和所述整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时所述整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感，通过比较所述线路故障电感以及预设整定电感，可准确确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域，提高故障检测的准确性，提高柔性直流输电系统的安全性。

Description

输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备
技术领域
本发明涉及电气领域，特别涉及一种输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备。
背景技术
随着电力电子技术的发展，尤其是以绝缘双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)为代表的全控型可关断器件的快速发展，使得采用IGBT构成的电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)构成柔性直流输电成为可能。通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术，电压源换流器的幅值和电压可以得到准确快速的控制。如图1给出了典型的柔性直流输电系统的结构原理图，包括输入侧的换流器VSC1、直流线路以及输出侧的换流器VSC2，输入侧的换流器VSC1通过直流线路与输出侧的换流器VSC2连接，具体地，输入侧的换流器VSC1的直流侧通过直流线路与输出侧的换流器VSC2的直流侧连接，输入侧的换流器的交流侧连接交流系统1，输出侧的换流器的交流侧连接交流系统2，通过柔性直流输电系统实现在两个交流系统之间的功率传输。
输入侧的换流器和输出侧的换流器均可采用电压源换流器，电压源换流器结构包括模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)和两电平换流器(TwoLevel Converter，TLC)，两者是现在工程中广泛使用的结构，其作用都是进行电压电流的转换，结构不同其特点也不同。
柔性直流系统直流故障主要分为两极短路故障、单极接地故障和断线故障，其中两极短路故障对系统危害最为严重。两极短路故障发生时，交流侧和直流侧将同时向故障点馈入故障电流。考虑到实际系统中如此强大的故障电流会烧毁电压源换流器内的绝缘双极型晶体管，因此实际工程中IGBT具有可靠的自我保护功能，使其在直流故障发生后能够立即关断。然而，虽然IGBT的自我保护功能使其在直流故障时不会被烧毁，但由于续流二极管的存在，换流站内的IGBT关断以后，交流侧和直流侧仍然会供给短路电流，这不仅危及续流二极管本身，也使得直流侧故障未能得到完全的隔离，无法快速进行两级短路故障检测定位故障，影响电网的安全可靠运行。
发明内容
基于此，有必要针对无法快速进行两级短路故障检测的问题，提供一种输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备。
一种输电系统故障检测方法，包括如下步骤：
获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感；
在检测到所述输入侧的换流器中电容放电时，根据所述换流等效电容和所述换流等效电感将所述输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将所述待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将所述第一等效电路与所述第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路；
获取所述电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据所述直流上升速度以及所述换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感；
根据所述系统电感和所述整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时所述整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感；
比较所述线路故障电感以及预设整定电感，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域。
本发明还提供一种输电系统故障检测装置，包括：
获取模块，用于获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感；
等效模块，用于在检测到所述输入侧的换流器中电容放电时，根据所述换流等效电容和所述换流等效电感将所述输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将所述待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将所述第一等效电路与所述第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路；
系统电感获取模块，用于获取所述电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据所述直流上升速度以及所述换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感；
线路故障电感获取模块，用于根据所述系统电感和所述整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时所述整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感；
确定模块，用于比较所述线路故障电感以及预设整定电感，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域。
本发明还提供计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述输电系统故障检测方法的步骤。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任意一项输电系统故障检测方法。
通过上述输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备，从输入侧的换流器的内部结构出发，对柔性直流输电系统进行等效，可根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感，根据系统电感和整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感，通过比较线路故障电感以及预设整定电感，可快速确定柔性直流输电系统柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域，提高故障检测效率，维护人员后续根据确定的故障区域可快速进行故障排除，提高柔性直流输电系统的安全性。
附图说明
图1为柔性直流输电系统的结构原理图；
图2为模块化多电平换流器的结构原理图；
图3为子模块的结构原理图；
图4为一种实施例的输电系统故障检测方法的流程图；
图5为两电平换流器的结构原理图；
图6为模块化多电平换流器的等效电路；
图7为模块化多电平换流器和直流线路的等效电路；
图8(a)为未发生两级短路故障时距离继电器的距离保护原理图；
图8(b)为发生两级短路故障时距离继电器的距离保护原理图；
图9为整体等效电路图；
图10为一实施例的输电系统故障检测装置的模块示意图。
具体实施方式
请参阅图2，为模块化多电平变流器(MMC)的结构原理图，其中，模块化多电平变流器包括三相桥臂，每相桥臂均包括上桥臂和下桥臂，每相桥臂的上桥臂与下桥臂均包括N个串联的子模块(SM)，即图2中的SM1至SMN，子模块为半桥子模块，其中，N为正整数。
请参阅图3，为子模块(SM)的结构原理图，子模块(SM)包括第一IGBT管T1、第二IGBT管T2、第一续流二极管D1、第二续流二极管D2以及第一电容CSM，第一IGBT管T1的集电极与第一电容CSM的一端连接，第一电容CSM的另一端与第二IGBT管T2的发射极连接，第一续流二极管D1的正极与第一IGBT管T1的发射极连接，第一续流二极管D1的负极与第一IGBT管T1的集电极连接，第二IGBT管T2的集电极与第一IGBT管T1的发射极连接，第二续流二极管D2的正极与第二IGBT管T2的发射极连接，第二续流二极管D2的负极与第二IGBT管T2的集电极连接，第一IGBT管T1与第二IGBT管T2的基极均接收外部设备提供的控制信号，通过基极接收控制信号，控制IGBT管的导通和关闭。第一IGBT管T1和第二IGBT管T2是轮流导通。
请参阅图4，提供一种实施方式的输电系统故障检测方法，包括步骤S410-S450：
S410：获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感。
对于模块化多电平变流器，包括三相桥臂，每相桥臂有2个桥臂(即上桥臂和下桥臂)，从而包括6个桥臂，每个桥臂包括N个模块，每一相桥臂包括2N个子模块，每一相桥臂总有N个子模块处于投入状态，N个子模块处于切除状态，但是无论子模块所处的状态，由于电容电压平衡控制使得个桥臂上的6N个子模块电压几乎一样，每相2N个子模块产生的直流电压效果和一个独立电容产生的直流电压效果类似，因此，根据任何时间存储在换流等效电容的能量等于存储在整个子模块电容里的能量原则，可以计算出换流等效电容的值。由于单相桥臂的电感串联为2L，对于故障端口而言，三相桥臂电感并联，由电路定理得到换流等效电感为换流器中单个电感的2/3倍。
对于两电平换流器，其电路结构如图5所示，在直流侧并联两个串联的电容量分别为2C的电容，且两个电容之间的连接点接地，即每个电容的电压分别为即两电平换流器的直流侧直流电压的1/2倍。根据任何时间存储在换流等效电容的能量等于存储在集中电容里的能量原则，可以计算出换流等效电容的电容值，即通过公式可计算出两电平换流器中换流等效电容C′eq＝C。由于两电平换流器的相电抗器串联在交流系统中，且由于故障时直流电容直接通过输电线路和故障通路放电，即故障电流不经过相电抗器，即两相换流等效电感L′eq＝0。
综上可知，无论是哪种换流器，均可将其中的各电容等效为换流等效电容，将其中的各电感等效为换流等效电感，区别在于换流等效电容或/和换流等效电感的大小不同。
S420：在检测到输入侧的换流器中电容放电时，根据换流等效电容和换流等效电感将输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将第一等效电路与第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路。
在输入侧的换流器中电容放电时，表示在柔性直流输电系统中发生了两级短路故障，电容会放电，此时，将输入侧的换流器等效为换流等效电容和换流等效电感串联组成的LC等效电路即第一等效电路，另外，将直流线路等效为第二等效电路，这样第一等效电路与第二等效电路之间通过继电保护装置接形成整体等效电路。
S430：获取电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感。
在故障发生瞬间，忽略电缆的电阻，电容从故障发生瞬间开始放电后预设时间内整体等效电路的直流上升速度与整体等效电路的系统电感的乘积即为换流等效电容两端的直流电压大小，由于换流等效电容两端的直流电压大小可通过电压测量方式直接获得，从而，根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感。
S440：根据系统电感和整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感。
由于获得的系统电感是在发生故障时根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小计算得到的，反映了在发生故障时电路的整体电感，由于整体等效电路上的电感之和包括了整体等效电路上所有电感的总和，从而，在发生故障时，根据系统电感是与整体等效电路上的电感之和相等的条件，可获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感。
S450：比较线路故障电感以及预设整定电感，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域。
由于线路故障电感为发生故障时计算出的电路中一段线路的电感，通过将其与预设整定电感比较即可准确知道发生故障的柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域，即可准确获取故障的检测结果，实现故障的检测。定位到故障区域后，维护人员可及时有针对性地对故障区域进行故障排查，提高柔性直流输电系统的安全性。
通过上述输电系统故障检测方法，从输入侧的换流器的内部结构出发，对柔性直流输电系统进行等效，可根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感，根据系统电感和整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感，通过比较线路故障电感以及预设整定电感，可快速准确地确定柔性直流输电系统柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域，可大大减小故障检测时间，提高故障检测效率的同时提高故障检测的准确性，维护人员后续根据确定的故障区域可快速进行故障排除，提高柔性直流输电系统的安全性。
在其中一个实施例中，比较线路故障电感以及预设整定电感，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域的步骤S450包括：比较线路故障电感以及预设整定电感；当线路故障电感小于预设整定电感时，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区内故障；当线路故障电感大于或等于预设整定电感时，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区外故障。
继电保护装置都有一定的保护范围，在保护范围之内的故障就叫“区内故障”，在保护范围之外的故障就叫“区外故障”。在本实施例中，预设整定电感为预设设置的整定点与安装继电保护装置的预设检测点之间的电感，即为用于确保故障点到预设检测点之间的故障线路电感在预设安全保护范围内的电感，当线路故障电感小于预设整定电感时，表示故障存在于预设检测点与整定点之间，从而可判定故障点发生在继电保护装置的保护范围内，即可确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区内故障，后续继电保护装置即可动作以确保系统安全。当线路故障电感大于或等于预设整定电感时，表示故障不存在于预设检测点与整定点之间，从而可判定故障点发生在区外，即可确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区外故障，可以理解，确定为区外故障，故障发生在继电保护装置的保护范围之外，则认为在继电保护装置的保护范围内无故障，是安全的，继电保护装置不动作。
在其中一个实施例中，在确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区内故障之后，还包括以下步骤：根据线路故障电感以及输电线路每单位长度的预设电感，获取故障点到预设检测点的故障距离。
在确定故障为区内故障后，也就确定故障发生在继电保护装置的保护范围之内，继电保护装置动作实现继电保护作用，使得整个系统安全，为了进一步排查在区内故障具体发生的点，还需进行故障点定位，具体地，由于单位长度的输电线路有其对应的预设电感，根据线路故障电感以及预设电感即可获得故障点到预设检测点的故障距离，预设监测点是已知的，故障距离也已知，如此，即可知道故障点的位置(相当于两点之间的长度已知，且其中一个点的位置已知，则另一个点的位置也就可知)，即根据故障距离以及预设监测点可获取故障点的位置。维护人员根据定位到的故障点的位置后可及时快速地进行故障排查。
在其中一个实施例中，在确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区内故障之后，还包括以下步骤：控制继电保护装置动作，切断第一等效电路与第二等效电路之间的连接。
确定为区内故障后，即故障发生在继电保护装置的保护范围内的，为了防止故障给系统安全带来严重影响，需要切断第一等效电路与第二等效电路之间的连接，即切断输入侧的换流器与直流线路之间的连接，使两者之间不通电，确保系统安全。可以理解，在本实施例中，继电保护装置是在输入侧的换流器与直流线路之间的，通过继电保护装置切断输入侧的换流器与直流线路之间的连接，确保该直流输电系统的安全，由于输入侧的换流器可通过其他直流线路与其他输出侧的换流器连接形成其他的直流输电系统，即使上述继电保护装置切断上述连接，但是不影响输入侧的换流器与其他直流线路的连接，而不是切断输入侧的换流器与所有直流线路的连接造成整个换流器的退出运行，以确保输电系统的安全运行。
在其中一个实施例中，整体等效电路还包括直流线路平波电感，第一等效电路包括换流等效电容和与换流等效电容串联的换流等效电感，第二等效电路包括直流线路等效电阻、直流线路等效电感、第一等效电容以及第二等效电容，换流等效电容的正极与换流等效电感的一端连接，换流等效电感的另一端通过直流线路平波电感与继电保护装置的一端连接，继电保护装置的另一端分别与第二等效电路中的第一等效电容的一端以及直流线路等效电阻的一端连接，直流线路等效电阻的另一端与直流线路等效电感的一端连接，直流线路等效电感的另一端与第二等效电容的一端连接，换流等效电容的负极分别与第一等效电容的另一端以及第二等效电容的另一端连接。
整体等效电路上的电感之和为换流等效电感、直流线路平波电感和直流线路等效电感之和，线路故障电感的大小为直流线路等效电感的大小。
直流线路等效电感的大小初始时是未知的，是用来表征在直流线路对应的第二等效电路中的线路电感，根据上述计算过程得到线路故障电感的大小即为直流线路等效电感的大小，然后根据线路故障电感的大小可判断出在继电保护装置的保护范围内即区内是否发生故障，若线路故障电感的大小是小于预设整定电感，表示在继电保护装置的保护范围内出现了故障即区内故障，继电保护装置即可动作，切换第一等效电路与第二等效电路之间的通电，以确保系统安全。
下面以具体实施对上述输电系统故障检测方法加以说明。
柔性直流输电系统中输入侧的变流器以图2中的三相模块化多电平变流器(MMC)为例，图2中的O点表示零电位参考点，一个MMC有6个桥臂，每个桥臂由一个桥臂电感Larm和N个子模块(SM)串联而成，每一相上下两个桥臂合在一起称为一个相，即每一相桥臂由上桥臂和下桥臂串联而成。子模块(SM)的拓扑结构如图3所示，第一电容CSM代表子模块的直流侧电容，UCM为第一电容CSM的瞬时电压，USM为子模块中A端和B端之间的瞬时电压。当T1触发T2关断时，第一电容CSM处于工作状态，USM＝UCM。反之，T1关断T2触发时第一电容CSM处于旁路状态，USM＝0。
由于MMC的六个桥臂上6N个子模块的电压UCM几乎一样，即根据任何时间存储在换流等效电容的能量等于存储在整个子模块电容里的能量原则，可以计算出换流等效电容Ceq的值，具体地，通过公式计算换流等效电容Ceq的值，该公式左边代表所有存储在MMC桥臂电容中的能量，CSM是每个子模块的电容(即每个子模块中的第一电容)，Udc是直流电压。把式代入式得等效电容的电容值Ceq，由于单相桥臂的电感串联为2L，对于故障端口而言，三相桥臂电感并联，由电路定力得到换流等效电感Leq为换流器中单个电感的2/3倍，即
由于电容放电时间很短，因此在放电期间可以认为等效电容电压恒定。发生故障最初的几毫秒内换流等效电容和等效电压源的电路里故障电流是一样的。因此，在电容放电期间，可进行电路等效，图6为MMC的等效电路，采用等效的直流电压源Vdc代替换流等效电容Ceq(C′eq)，得到第一等效电路。直流线路采用π型结构(图7中实线线框内的PI电缆模型结构)，即第二等效电路，得到MMC和直流线路的等效电路，如图7所示，图7中，Rc、Lc和Cc分别是直流线路的电阻(即直流线路等效电阻)、电感(即直流线路等效电感)和电容(第一等效电容和第二等效电容的电容之和，第一等效电容的电容为Cc/2,第二等效电容的电容为Cc/2)。当发生故障时，由于电缆电容的原因，近距离故障的故障电流发生振荡，随着故障距离的增加振荡减小。典型的高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)平波电抗器是一个串联在直流线路中且对振荡产生负阻尼的100mH电抗器，称为直流线路平波电感Ls。因此，整体等效电路上的电感之和LT为LT＝Leq+Ls+Lc。
在故障发生瞬间，忽略直流线路的电阻，从故障发生瞬间到t＝0.5ms的故障电流的直流上升速率为idc为直流电流，|didc/dt|t→0为故障时直流电流上升速度，即IRRC；L′T为故障时测量的系统电感，可求得IRRC与电缆电阻无关，且不需要站间通信，在0.5ms内可以测量到其值，为了减小误差，IRRC必须是接近t＝0时刻测量的值，串联在线路中的直流线路平波电感Ls可以增加其精度。一般地，直流线路平波电感Ls值越大，故障电流振荡越小。
假设电缆(直流线路)电感与距离成正比，依照传统高压交流系统中的距离保护原理，在HVDC系统发生两极短路电容放电期间也可以应用“距离保护”判定区内是否发生故障。具体地，图8所示，为传统距离保护的结构原理图，在传统距离保护中，通过测量的阻抗与预设阻抗整定值的比较来判定是否发生故障，例如，当测量阻抗小于预设阻抗整定值就可以判定发生故障。一般地，直流线路阻抗与其距离成比例，因此，需要一个能够测量线路阻抗的继电器。该继电器称为“距离继电器”，并且仅当故障发生在继电器安装点到整定点之间时才动作。距离继电器可以区分区内故障和区外故障，距离继电器通过测量安装点的电压除以测量电流获得测量阻抗。
在图8中，Zs为继电器安装点左侧(靠近电源)的电源阻抗，Vs为电源电压，ZL为继电器保护线路的整条线路的线路阻抗，ZLOAD为连接负载的阻抗，IR为继电器测量的电流，VR为继电器测量的电压，继电器测量的阻抗为ZR。图8(a)为未发生两级短路故障时距离继电器的距离保护原理图，图8(b)为发生两级短路故障时距离继电器的距离保护原理图，从图8(a)可知，未故障时，从图8(b)可知，故障时，Zf为测量阻抗(故障阻抗)，即在故障时继电器测量的阻抗。当Zf<Zset时，Zset为预设阻抗整定值，继电器判定为区内故障而动作；反之为区外故障不动作。
当测量阻抗小于预设阻抗整定值时，则故障存在于继电器和整定点之间。在柔性直流输电系统中，线路电感与线路长度成正比，因此基于线路电感的判定直流线路两极短路故障的“距离保护”原理也是成立的。具体原理如下：
根据如图7所示的等效电路，第一等效电路与第二等效电路通过继电保护装置连接后，得到如图9所示的整体等效电路，当柔性直流输电系统输电线路发生两极短路瞬间，根据图9的整体等效电路，依据测量的系统电感L′T，根据LT＝Leq+Ls+Lc和式得故障时测量的继电器(继电保护装置)的安装点(预设检测点)到故障点之间线路故障电感L′c。
L′c＝L′T-(Ls+Leq) (13)
当测量的线路故障电感L′c小于预设整定值时确定发生区内故障，直流线路每单位长度的预设电感的值为L0，则根据L′c和L0即可得到故障点到预设检测点的故障距离x，具体地，故障距离为线路故障电感与单位长度的预设电感的比值，即
柔性直流输电两极短路故障的判断方程为：L′c<Lset是否成立，其中，Lset为预设整定值，当测量的线路故障电感L′c小于预设整定值Lset时，继电器判定为区内故障，即可动作，反之不动作，同时，通过测量故障距离。
综上所示，本发明提出了一种根据电容放电特性快速判定柔性直流输电系统双极短路故障的方法，在判定故障后，第一等效电路与第二等效电路之间的继电保护装置可动作，可快速实现第一等效电路与第二等效电路的切断，即切断输入侧换流器与直流线路的连接，确保直流输电系统安全。
请参阅图10，提供一种实施例的输电系统故障检测装置，包括：
获取模块110，用于获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感；
等效模块120，用于在检测到输入侧的换流器中电容放电时，根据换流等效电容和换流等效电感将输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将第一等效电路与第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路；
系统电感获取模块130，用于获取电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感；
线路故障电感获取模块140，用于根据系统电感和整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感；
确定模块150，用于比较线路故障电感以及预设整定电感，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域。
通过上述输电系统故障检测装置，从输入侧的换流器的内部结构出发，对柔性直流输电系统进行等效，可根据直流上升速度以及换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感，根据系统电感和整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感，通过比较线路故障电感以及预设整定电感，可快速准确地确定柔性直流输电系统柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域，可大大减小故障检测时间，提高故障检测效率的同时提高故障检测的准确性，维护人员后续根据确定的故障区域可快速进行故障排除，提高柔性直流输电系统的安全性。
在其中一个实施例中，确定模块150包括：比较模块和故障确定模块。
比较模块，用于比较线路故障电感以及预设整定电感；
故障确定模块，用于当线路故障电感小于预设整定电感时，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区内故障；当线路故障电感大于或等于预设整定电感时，确定柔性直流输电系统相对于预设检测点的故障区域为区外故障。
在其中一个实施例中，上述输电系统故障检测装置，还包括：故障距离获取模块，用于根据线路故障电感以及输电线路每单位长度的预设电感，获取故障点到预设检测点的故障距离。
在其中一个实施例中，上述输电系统故障检测装置，还包括：控制模块，用于控制继电保护装置动作，切断第一等效电路与第二等效电路之间的连接。
在其中一个实施例中，整体等效电路还包括直流线路平波电感，第一等效电路包括换流等效电容和与换流等效电容串联的换流等效电感，第二等效电路包括直流线路等效电阻、直流线路等效电感、第一等效电容以及第二等效电容，换流等效电容的正极与换流等效电感的一端连接，换流等效电感的另一端通过直流线路平波电感与继电保护装置的一端连接，继电保护装置的另一端分别与第二等效电路中的第一等效电容的一端以及直流线路等效电阻的一端连接，直流线路等效电阻的另一端与直流线路等效电感的一端连接，直流线路等效电感的另一端与第二等效电容的一端连接，换流等效电容的负极分别与第一等效电容的另一端以及第二等效电容的另一端连接；
整体等效电路上的电感之和为换流等效电感、直流线路平波电感和直流线路等效电感之和，线路故障电感的大小为直流线路等效电感的大小。
上述在上述输电系统故障检测装置为实现上述输电系统故障检测方法的装置，其技术特征一一对应。
本发明还提供一种实施例的计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述输电系统故障检测方法的步骤。
本发明还提供一种实施例的计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述输电系统故障检测方法。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种输电系统故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感；
在检测到所述输入侧的换流器中电容放电时，根据所述换流等效电容和所述换流等效电感将所述输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将所述待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将所述第一等效电路与所述第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路；
获取所述电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据所述直流上升速度以及所述换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感；
根据所述系统电感和所述整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时所述整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感；
比较所述线路故障电感以及预设整定电感，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域。
2.根据权利要求1所述的输电系统故障检测方法，其特征在于，所述比较所述线路故障电感以及预设整定电感，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域的步骤包括：
比较所述线路故障电感以及预设整定电感；
当所述线路故障电感小于预设整定电感时，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区内故障；
当所述线路故障电感大于或等于所述预设整定电感时，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区外故障。
3.根据权利要求2所述的输电系统故障检测方法，其特征在于，在确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区内故障之后，还包括以下步骤：
根据所述线路故障电感以及输电线路每单位长度的预设电感，获取所述故障点到所述预设检测点的故障距离。
4.根据权利要求2或3所述的输电系统故障检测方法，其特征在于，在确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区内故障之后，还包括以下步骤：
控制所述继电保护装置动作，切断所述第一等效电路与所述第二等效电路之间的连接。
5.根据权利要求1所述的输电系统故障检测方法，其特征在于，所述整体等效电路还包括直流线路平波电感，所述第一等效电路包括所述换流等效电容和与所述换流等效电容串联的所述换流等效电感，所述第二等效电路包括直流线路等效电阻、直流线路等效电感、第一等效电容以及第二等效电容，所述换流等效电容的正极与所述换流等效电感的一端连接，所述换流等效电感的另一端通过所述直流线路平波电感与所述继电保护装置的一端连接，所述继电保护装置的另一端分别与所述第二等效电路中的所述第一等效电容的一端以及所述直流线路等效电阻的一端连接，所述直流线路等效电阻的另一端与所述直流线路等效电感的一端连接，所述直流线路等效电感的另一端与所述第二等效电容的一端连接，所述换流等效电容的负极分别与所述第一等效电容的另一端以及所述第二等效电容的另一端连接；
所述整体等效电路上的电感之和为所述换流等效电感、所述直流线路平波电感和所述直流线路等效电感之和，所述线路故障电感的大小为所述直流线路等效电感的大小。
6.一种输电系统故障检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测柔性直流输电系统输入侧的换流器的换流等效电容和换流等效电感；
等效模块，用于在检测到所述输入侧的换流器中电容放电时，根据所述换流等效电容和所述换流等效电感将所述输入侧的换流器等效为第一等效电路，并将所述待测柔性直流输电系统的直流线路等效为第二等效电路，将所述第一等效电路与所述第二等效电路之间通过继电保护装置连接形成整体等效电路；
系统电感获取模块，用于获取所述电容在开始放电后的预设时间段内整体等效电路的直流上升速度，根据所述直流上升速度以及所述换流等效电容两端的直流电压大小，获取故障时的系统电感；
线路故障电感获取模块，用于根据所述系统电感和所述整体等效电路上的电感之和相等的条件，获取故障时所述整体等效电路上安装继电保护装置的预设检测点到故障点之间的线路故障电感；
确定模块，用于比较所述线路故障电感以及预设整定电感，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域。
7.根据权利要求6所述的输电系统故障检测装置，其特征在于，所述确定模块包括：
比较模块，用于比较所述线路故障电感以及预设整定电感；
故障确定模块，用于当所述线路故障电感小于预设整定电感时，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区内故障；当所述线路故障电感大于或等于所述预设整定电感时，确定所述柔性直流输电系统相对于所述预设检测点的故障区域为区外故障。
8.根据权利要求7所述的输电系统故障检测装置，其特征在于，还包括：
故障距离获取模块，用于根据所述线路故障电感以及输电线路每单位长度的预设电感，获取所述故障点到所述预设检测点的故障距离。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任意一项所述的方法。
CN201710533171.4A 2017-07-03 2017-07-03 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备 Active CN107422229B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710533171.4A CN107422229B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710533171.4A CN107422229B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107422229A CN107422229A (zh) 2017-12-01
CN107422229B true CN107422229B (zh) 2019-08-16

Family

ID=60427781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710533171.4A Active CN107422229B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107422229B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108490369B (zh) * 2018-03-07 2019-03-15 西南交通大学 高压直流输电系统换流器快速故障定位方法
CN114062838B (zh) * 2021-10-29 2023-07-25 深圳供电局有限公司 直流配线故障定位方法、装置和中压直流配电设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445621A (zh) * 2015-12-22 2016-03-30 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流线路的故障检测装置及其充电方法、检测方法
CN205246812U (zh) * 2015-12-22 2016-05-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流线路的故障检测装置
CN106199329A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 Abb技术有限公司 Dc分配系统的故障定位
CN106570226A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 哈尔滨工业大学 模块化多电平换流器中平均值模型及仿真方法
CN106684837A (zh) * 2016-12-13 2017-05-17 华北电力大学 柔性直流线路测距式保护方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295712A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Denki Co Ltd インバータ装置の出力電流検出方法及び装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199329A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 Abb技术有限公司 Dc分配系统的故障定位
CN105445621A (zh) * 2015-12-22 2016-03-30 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流线路的故障检测装置及其充电方法、检测方法
CN205246812U (zh) * 2015-12-22 2016-05-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流线路的故障检测装置
CN106570226A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 哈尔滨工业大学 模块化多电平换流器中平均值模型及仿真方法
CN106684837A (zh) * 2016-12-13 2017-05-17 华北电力大学 柔性直流线路测距式保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107422229A (zh) 2017-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. DC fault detection and location in meshed multiterminal HVDC systems based on DC reactor voltage change rate
BR102014017323B1 (pt) Sistema de energia de cc de alta tensão
CN103840437B (zh) 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法
Jia et al. Distance protection scheme for DC distribution systems based on the high-frequency characteristics of faults
CN107863762A (zh) 一种直流电网接地故障超高速单端量保护方法
US10615587B2 (en) Bipolar DC power transmission scheme
Zhao et al. DC faults ride-through capability analysis of Full-Bridge MMC-MTDC System
CN107907792A (zh) 中性点经消弧线圈接地环形配电网单相接地选线方法
CN104251959A (zh) 一种用于检测和定位配电网单相接地故障的方法及装置
CN104810801B (zh) 适用于直流融冰系统整流装置的管母线电流差动保护方法
CN106505537A (zh) 一种配电网中性点动态电阻接地方式与接地选线方法
CN103823160B (zh) 配电网自适应接地选线方法与装置
Xu et al. A prony-based method of locating short-circuit fault in DC distribution system
CN109617026A (zh) 一种直流电网换流站接地故障超高速保护方法
CN106501667A (zh) 一种含分布式电源配电网单相断线故障选线方法
CN104934950B (zh) 一种多级直流配电馈线的保护方法
CN107422229B (zh) 输电系统故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备
Wang et al. A novel protection scheme for an LVDC distribution network with reduced fault levels
Niaki et al. Protection system of multi-terminal MMC-based HVDC grids: A survey
CN204118714U (zh) 柔性直流输电换流站断路器的交直流配合保护装置
US20220128613A1 (en) Determining a fault location on a powerline
CN102411120A (zh) 一种变电站直流系统接地选线装置
CN108008236A (zh) 一种检测电力设备故障的方法
CN207516481U (zh) 一种提高小电流接地故障选线准确率的装置
CN104950228A (zh) 同杆并架双回线路单相接地故障点过渡电阻值测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200915

Address after: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No.

Patentee after: Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.

Address before: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No.

Patentee before: GUANGZHOU POWER SUPPLY Co.,Ltd.