CN109193555B - 一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法 - Google Patents

一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法，具体实施步骤包括：在断路器断开之后的去游离时间里面，建立故障线路两端的直流断路器重合闸于故障之后的RLC等值电路，预先分别计算重合于故障时两端的重合闸电流，通过对比重合闸电流的大小来确定选择那一端进行重合闸。本发明明确的给出了重合闸过程中选端问题的解决方案，能够将重合闸电流降低，从而减少重合闸于故障之后对系统的冲击，有利于直流系统的安全稳定运行。

Description

一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法
技术领域
本发明涉及柔性直流输电故障处理技术领域，具体为一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法。
背景技术
随着柔性直流输电技术的快速发展，建设柔性直流输电系统以促进新能源的接入已经是电网发展的一大趋势。柔性直流输电系统安全运行所需的保护系统随之成为了研究的热点，混合式直流断路器被认为是目前为止最可靠的直流电网保护装置。目前的研究主要都集中在保护系统如何识别故障与故障电流的成功开断，少有研究是针对开断之后的重合闸过程的。随着大规模直流电网的建设，必将大量使用架空输电线。使用架空输电线之后，大量的瞬时性故障将会随之出现。为了提高输电的可靠性，保护系统在成功开断瞬时性故障之后会进行重合闸操作。在重合闸过程中如果故障依然存在的话，换流站会再次被连接到故障，与故障发生时候类似，此时的重合闸电流会迅速上升。由于过大的重合闸电流会对系统再次造成冲击，被选择进行重合闸操作的直流断路器会在检测到故障依旧存在之后迅速再次断开。如何减少重合闸过程中的电流目前还没有具体可行的方案。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种将重合闸电流降低，从而减少重合闸于故障之后对系统的冲击，有利于直流系统安全稳定运行的基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法。技术方案如下：
一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法，包括以下步骤：
步骤1：直流系统检测到故障之后，开断故障线路两端的直流断路器，保持故障线路两端的换流站均不闭锁，并为每个换流站设置电压上限和电压下限；
步骤2：在重合闸前的去游离时间中，分别建立故障线路两端的换流站重合闸于故障之后的二阶RLC串联等值电路，其等值电阻Req、等值电感Leq和等值电容Ceq的值分别为：
Req＝Rf+2Rline
式中，Rf为故障电阻；Rline，Lline分别为直流断路器与故障之间的线路电阻和电感；Larm为换流站桥臂电感；Csm和Nsm分别为子模块电容和每个桥臂的子模块数；L0为线路限流电感；
计算重合闸电流时的边界条件为：线路电流初始值为0，电容电压初始值为换流站电压U0；
步骤3：利用所述RLC串联等值电路分别计算故障线路两端的断路器重合闸于故障之后的重合闸电流：
式中，角频率阻尼系数
步骤4：对比故障线路两端的重合闸电流大小，选择重合闸电流较小的一端进行重合闸。
本发明的有益效果是：本发明明确的给出了重合闸过程中选端问题的解决方案，能够将重合闸电流降低，从而减少重合闸于故障之后对系统的冲击，有利于直流系统的安全稳定运行；该解决方案对于两端直流系统和多端直流电网都适用。
附图说明
图1是仿真所用的直流系统拓扑示意图。
图2是计算重合闸电流时候的等值电路。
图3是故障线路两端重合闸电流的对比图。
图4是故障位置变化时，所述的重合闸电流计算方法与重合闸电流仿真值的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。本实施例专用于基于半桥型模块化多电平换流器且多端换流站间的协调控制方式为主从控制的直流系统。当直流系统故障之后，位于故障线路两端的直流断路器都将会断开。如图1所示的直流系统，断路器1和断路器2都会断开。在去游离时间之后系统会选择一端进行重合闸，若是重合闸于故障之后，进行重合闸的一端会迅速再次断开其直流断路器。为了使得这个过程中的重合闸电流峰值最小，本发明提出了一种基于直流断路器的直流系统故障重合闸选端方法。
具体实施步骤包括：
步骤1：直流系统检测到故障之后，开断故障线路两端的直流断路器，保持故障线路两端的换流站均不闭锁，并为每个换流站设置电压上限和电压下限。
步骤2：在断路器断开之后的去游离时间里面，建立故障线路两端的直流断路器重合闸于故障之后的RLC等值电路，所建立的等值电路如图2所示，其中串联RLC电路的等值电阻Req、等值电感Leq和等值电容Ceq的值分别为：
Req＝Rf+2Rline
其中Rf是故障电阻；Rline，Lline分别是进行重合闸的换流站与故障位置之间的线路电阻和线路电感；Larm是换流站桥臂电感；Csm和Nsm分别是子模块电容和每个桥臂的子模块数。计算重合闸电流时候的边界条件是：电流初始值为0；电容初始电压为换流站电压U0。
步骤3：利用所述RLC串联等值电路分别计算故障线路两端的断路器重合闸于故障之后的重合闸电流。
由于直流系统的电阻很小，这个二阶系统一般情况下都是欠阻尼的。因此可以计算出重合闸于故障之后重合闸电流的表达式为：
其中，角频率阻尼系数
步骤4：对比故障线路两端的重合闸电流大小，选择重合闸电流较小的一端进行重合闸。
由于进行重合闸前：故障线路两端的换流站到故障点的线路长度不一样，得到的等值电路参数也就不一样；故障线路两端的换流站电压大小也不相等，即便等值参数相同也会有不同的重合闸电流。
附图3中展示了不同故障位置时候的重合闸电流，故障位置的值代表故障距离换流站1的距离，其中故障位置为0代表故障在换流站1的出口，故障位置为1代表故障发生在换流站2的出口。图3(a)和图3(b)分别展示了故障位置为0.5和0.83时候的重合闸于故障之后的重合闸电流，图4中展示了故障位置变化时候两个换流站的重合闸电流峰值理论值(IrT)与仿真值(IrS)的对比。可见所提出的方案可以在故障位置不同时候准确的选择出重合闸电流较小的一端进行重合闸。

Claims (1)

1.一种基于直流断路器的直流系统线路故障重合闸选端方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：直流系统检测到故障之后，开断故障线路两端的直流断路器，保持故障线路两端的换流站均不闭锁，并为每个换流站设置电压上限和电压下限；
步骤2：在重合闸前的去游离时间中，分别建立故障线路两端的换流站重合闸于故障之后的二阶RLC串联等值电路，其等值电阻Req、等值电感Leq和等值电容Ceq的值分别为：
Req＝Rf+2Rline
式中，Rf为故障电阻；Rline，Lline分别为直流断路器与故障之间的线路电阻和电感；Larm为换流站桥臂电感；Csm和Nsm分别为子模块电容和每个桥臂的子模块数；L0为系统限流电感；
计算重合闸电流时的边界条件为：线路电流初始值为0，电容电压初始值为换流站电压U0；
步骤3：利用所述RLC串联等值电路分别计算故障线路两端的断路器重合闸于故障之后的重合闸电流：
式中，角频率阻尼系数
步骤4：对比故障线路两端的重合闸电流大小，选择重合闸电流较小的一端进行重合闸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110932228B (zh) * 2019-11-20 2022-03-15 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种断路器失灵工况下集中式重合闸方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201398071Y (zh) * 2009-02-25 2010-02-03 北京盛华宏业科技有限公司 基于线路重合器的小电流接地故障自动隔离装置
CN203204115U (zh) * 2013-04-27 2013-09-18 王鹏 小电流系统单相接地故障选线控制电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014124660A1 (en) * 2013-02-12 2014-08-21 Abb Technology Ltd Method and device for detection of a fault in a protected unit
CN107069795B (zh) * 2017-04-27 2020-06-12 国家电网公司 一种多端mmc-hvdc双极短路故障电流计算方法
CN107565506A (zh) * 2017-08-21 2018-01-09 全球能源互联网研究院有限公司 一种直流断路器重合闸控制方法及装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201398071Y (zh) * 2009-02-25 2010-02-03 北京盛华宏业科技有限公司 基于线路重合器的小电流接地故障自动隔离装置
CN203204115U (zh) * 2013-04-27 2013-09-18 王鹏 小电流系统单相接地故障选线控制电路

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