CN110021912A - 基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法 - Google Patents

基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，通过控制混合式直流断路器转移支路部分子模块导通实现行波信号的注入从而识别瞬时性以及永久性故障，不需要任何附加电路，经济性好，控制简单，自适应重合闸方法原理简单、清楚，故障性质识别准确，易于工程实现。

Description

基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸 方法
技术领域
本公开涉及多端柔性直流电网线路故障恢复技术领域，具体涉及一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器的柔性直流电网成为专家学者们研究的热点。柔性直流电网具有多电源供电与多落点受电、潮流翻转不需改变电压极性、可以向无源网络供电、易于构成多端网络等优点，是可再生能源接入电网的一种有效方法。但是，由于柔性直流电网的低阻抗特性，其直流侧发生故障后，故障电流在很短的时间内(毫秒级)就会上升到极大的值。而作为未来电力传输的主流形式，架空线的使用将不可避免的造成故障概率的增加。因此，柔性直流电网的故障隔离与恢复技术成为亟待解决的问题。
由于架空线路故障概率较高，并且架空线路故障又多为瞬时性故障，因此可以考虑为柔性直流电网架空线路配置重合闸。由统计数据可知，交流系统中架空线路故障后，架空线路经固定延时重合成功的概率为60～90％。因此，对于通过架空线路输电的多端柔性直流电网来说，为架空线路配置重合闸有很大的概率可以缩短故障线路的停电时间，提高系统的稳定性。
现有基于混合式直流断路器的重合闸方法为：将混合式直流断路器转移支路全部IGBT子模块同时解锁，通过判断流过转移支路的电流是否超过某定值判断直流线路是否存在故障。由于直流电网中存在大量脆弱的电力电子器件，该重合闸方法会使系统中的电力电子器件在很短的时间内经受二次故障冲击，可能造成绝缘破坏，严重时可能损坏电力电子器件，并且可能导致系统中健全部分的保护装置误动作。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，本公开利用导通部分转移支路子模块所注入直流线路的行波信号的传播特性识别瞬时性故障与永久性故障。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
在一种或者多种实施方式中公开的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，包括以下步骤：
在混合式直流断路器切除故障后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通故障线路两端任一混合式直流断路器转移支路部分子模块以向直流线路注入行波信号；
实时记录导通的混合式直流断路器端口处电压以及电流数据，并且根据记录的电压及电流数据计算前行波与反行波；
如果前行波或者反行波满足连续三个值大于第一设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为正极性；如果前行波或者反行波满足连续三个值小于第二设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为负极性；
如果初始前行波与初始反行波极性相同，则认为直流线路上不存在故障点，故障性质为瞬时性故障，反之则认为直流线路上仍然存在故障点，故障性质为永久性故障；
若识别线路故障性质为瞬时性故障，则直流线路两侧的直流断路器进行重合，若识别为永久性故障，则直流线路两侧的直流断路器不再进行重合，由直流线路两侧的隔离开关将故障线路完全隔离。
作为一些可能的实施例，基于混合式直流断路器端口处的电压、电流采样值和直流线路波阻抗计算前行波与反行波。
作为一些可能的实施例，所述第一设定值为导通部分转移支路子模块所注入直流线路初始前行波幅值最大值的20％。
作为一些可能的实施例，所述初始前行波幅值最大值基于系统额定电压、导通混合式直流断路器端口转移支路子模块个数、转移支路子模块总个数，混合式直流断路器转移支路子模块电阻与子模块电容、MMC桥臂电感值、半桥子模块电容值和每桥臂子模块个数计算出来。
作为一些可能的实施例，所述第二设定值与第一设定值呈相反数。
作为一些可能的实施例，在直流断路器动作清除故障电流后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通混合式直流断路器转移支路部分子模块，通过这一导通过程向直流线路注入行波信号，利用行波信号在直流线路上是否存在故障点时传播特性的差异实现故障性质的识别。
作为一些可能的实施例，直流断路器进行重合的过程包括：将对应的混合式直流断路器转移支路剩余子模块进行分组，每隔一段时间导通一组以减少重合过程中的电压波动。
作为一些可能的实施例，待对应的混合式直流断路器转移支路子模块全部导通后，依次闭合该对应的混合式直流断路器的快速机械开关以及负荷转移开关，另一端的混合式直流断路器检测到直流线路电压恢复正常后，导通转移支路全部子模块，依次闭合快速机械开关以及负荷转移开关，此时直流线路恢复正常运行。
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法。
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
(1)本公开通过控制混合式直流断路器转移支路部分子模块导通实现行波信号的注入从而识别瞬时性以及永久性故障，不需要任何附加电路，经济性好，控制简单；
(2)本公开在各种故障初始条件下可靠、快速地识别故障性质，识别结果几乎不受过渡电阻、故障位置、故障类型、噪声干扰等因素的影响，可靠性、灵敏性高；
(3)本公开在瞬时性故障情况下，采用自适应重合闸方法重合直流断路器对于直流电网中非故障部分影响非常小；
(4)本公开提供的自适应重合闸方法原理简单、清楚，故障性质识别准确，易于工程实现。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1混合式直流断路器结构示意图；
图2a混合式直流断路器各支路暂态电流波形；
图2b混合式直流断路器两端电压波形；
图3转移支路闭锁以及导通子模块等效电路示意图；
图4等效子模块SM1导通时等效电路示意图；
图5计算初始前行波u1f的等效电路示意图；
图6初始前行波u1f波形；
图7行波折反射网格图；
图8彼得逊等效电路图；
图9自适应重合闸方法流程图；
图10四端MMC-MTDC系统仿真模型示意图；
图11MOV的伏安特性曲线；
图12瞬时性故障时初始前行波与反行波波形；
图13混合式直流断路器重合过程中线路侧以及直流母线电压波形；
图14永久性故障时初始前行波与反行波波形；
图15不同故障位置时初始前行波与反行波波形；
图16极间短路故障时初始前行波与反行波波形；
图17不同故障电阻时初始前行波与反行波波形；
图18噪声干扰影响下初始前行波与反行波波形；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图9所示，一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，包括以下步骤：
(1)为了描述方便，将故障线路两端的混合式直流断路器分别命名为HCB1和HCB2。在混合式直流断路器切除故障后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间(约300毫秒)，导通故障线路两端任一混合式直流断路器(以HCB1为例)转移支路部分子模块以向直流线路注入行波信号；
(2)实时记录混合式直流断路器HCB1端口处电压以及电流数据，并且根据记录的电压及电流数据计算前行波与反行波uf(n)，ub(n)；
(3)如果计算前行波uf(n)或者计算反行波ub(n)首先满足连续三个值大于TWset，则认为初始前行波u1f或者初始反行波u1b为正极性；如果计算前行波或者计算反行波uf(n)，ub(n)首先满足连续三个值小于-TWset，则认为初始前行波u1f或者初始反行波u1b为负极性；
(4)如果初始前行波u1f与初始反行波u1b极性相同，则认为直流线路上不存在故障点，故障性质为瞬时性故障，反之则认为直流线路上仍然存在故障点，故障性质为永久性故障；
(5)若步骤(4)识别线路故障性质为瞬时性故障，则直流线路两侧的直流断路器可以进行重合，重合过程为：将HCB1转移支路剩余子模块进行分组，每隔数毫秒导通一组以减少重合过程中的电压波动。待HCB1转移支路子模块全部导通后，依次闭合HCB1快速机械开关以及负荷转移开关，HCB2检测到直流线路电压恢复正常后，导通转移支路全部子模块，依次闭合快速机械开关以及负荷转移开关，此时直流线路恢复正常运行。若步骤(4)识别为永久性故障，则直流线路两侧的直流断路器不再进行重合，由直流线路两侧的隔离开关将故障线路完全隔离。
步骤(1)中，混合式直流断路器切除故障电流动作过程为：
混合式直流断路器综合了固态直流断路器以及机械式直流断路器的优点，具有正常状态下低损耗、动作速度快以及可靠性高的特点，其拓扑结构如图1所示。混合式直流断路器包括隔离开关、主支路、转移支路以及耗能支路。
混合式直流断路器主支路由快速机械开关以及负荷转移开关串联构成，负责负荷电流的导通以及故障电流的转移；转移支路由大量子模块串联构成，主要作用是短时承载故障电流以及建立暂态分断电压，转移支路子模块如图1所示；耗能支路由大量金属氧化物可变电阻(MOV)串并联构成，以限制暂态分断电压以及消耗故障电流中的能量。混合式直流断路器的控制时序如图2所示，其中imain,itransfer,iMOV分别表示主支路，转移支路以及耗能支路中的电流。
由图2可知，在正常工作状态时混合式直流断路器转移支路中子模块均处于闭锁状态，因此负荷电流仅流经主支路；在t0时刻直流线路发生短路故障，此时主支路中的故障电流开始快速上升；在t1时刻混合式直流断路器接收到跳闸信号，控制系统控制转移支路中子模块全部导通，控制主支路中负荷转移开关打开，故障电流开始由主支路换流至转移支路；在t2时刻主支路中负荷电流接近于零，此时控制系统控制快速机械开关开始分闸；在t3时刻，快速机械开关分闸完成，之后闭锁转移支路所有子模块，故障电流开始为子模块电容充电；在t4时刻，所有子模块电容电压之和达到MOV的启动电压，MOV开始消耗直流系统中储存的能量；在t5时刻，故障电流减小为零，混合式直流断路器两端的电压维持在系统额定电压。
当故障电流被清除后，混合式直流断路器转移支路子模块电容电压之和与系统电压相等。因此，单个子模块电容的电压可以由下式得到：
式中，Unom为直流电网的系统电压，N为混合式直流断路器转移支路串联子模块个数。
步骤(3)与步骤(4)中，故障性质识别方法为：
自适应重合闸方法的关键是准确识别直流线路的故障性质，即直流线路发生的故障为瞬时性故障还是永久性故障。为此，本公开提出一种故障性质识别方法，该方法的基本原理为：在直流断路器动作清除故障电流后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通混合式直流断路器转移支路部分子模块，通过这一导通过程向直流线路注入行波信号，利用行波信号在直流线路上是否存在故障点时传播特性的差异实现故障性质的识别。
1.行波信号的注入方法
假设混合式直流断路器转移支路子模块个数为N，导通子模块个数为Non。由于所有子模块均相同，因此可以将所有闭锁子模块以及导通子模块分别等效为单一子模块，等效结果如图3所示。由于混合式直流断路器的主支路以及耗能支路对于行波信号的注入过程没有任何作用，因此在图3中省略了这两条支路。
在图3中，SM1和SM2分别是Non个导通子模块以及N-Non个闭锁子模块的等效子模块；L是限流电抗器；R1,C1分别是Non个导通子模块的等效子模块电阻与等效子模块电容；R2,C2分别是N-Non个导通子模块的等效子模块电阻与等效子模块电容；U1,U2分别是等效子模块SM1与SM2上的电压。以上参数的取值如式(2)所示：
式中，RSM,CSM分别是单个子模块的电阻与电容。
图3中等效子模块SM1的导通过程可以由图4中开关S1的闭合过程等效。在这一过程中，行波将注入直流线路并且沿直流线路向线路对端传播。在图4中，MMC换流站可以等效为LC支路，其取值L0,C0可以根据下式求得：
式中，Larm为MMC桥臂电感值，CMMC.SM为MMC单个子模块电容值，N0为MMC每桥臂子模块个数。
为了得到初始前行波u1f的时域表达式，将图4等效为图5的形式。由图5可以得到如下算式：
由式(4)可以得到初始前行波u1f的时域表达式为：
其中，Ceq为(C0C2)/(C0+C2)。由于C2的值要远小于C0，因此Ceq近似与C2相等。
由式(5)可知，初始前行波u1f为衰减正弦形式，如图6所示。这是因为式(5)中的参数满足式(6)。如果式(5)中的参数不满足式(6)，则u1f为双指数形式，其时域表达式如式(7)所示。无论式(4)中的参数是否满足式(6)，故障性质识别的结果都不会发生改变。
当初始前行波注入直流线路后，其将沿直流线路向线路对端传播。根据行波理论可知，当行波传播到波阻抗不连续处会发生折反射。对于直流线路来说，行波不连续处为故障点或线路端口。
如果初始前行波u1f在直流线路上的传播过程中遇到故障点，则行波在故障点将会发生折反射，如图7所示。此时，HCB1处检测到的首个反射波为故障点反射波u1b。如果直流线路上不存在故障点，那么HCB1检测到的第一个反射波为线路对端端口的反射波。因此，直流线路上故障点的存在与否会导致HCB1检测到的首个反射波的来源不同。上述两种情况将会在下文进行详细分析。
根据行波理论，行波反射系数Γ可以由下式求得：
式中，Zc为直流线路波阻抗，Z2为行波将要进入的导体的等效波阻抗。在不考虑线路衰减作用的情况下，反射波可以由式(9)得到。
u1b＝Γu1f (9)
如果故障点过渡电阻为Rf，则故障点反射系数Γ为：
由式(10)可以得出，由于Zc和Rf均不小于零，因此故障点行波反射系数Γ小于零。因此，故障点反射波u1b与初始前行波u1f极性相反。
如果进行故障性质识别时故障点已经消失，初始前行波u1f将在传播到线路对端时发生折反射。线路对端反射波u1b可以由彼得逊等效电路求得，如图8所示。
图8中，Zb为限流电抗器L背后的系统等效波阻抗；RN,CN分别为HCB2转移支路等效子模块电阻与等效子模块电容，其值可由下式求得：
由图8可以得到如下算式：
由式(12)可以得出线路端口反射系数Γ在拉普拉斯域的表达式为：
由于RN与Zb之和通常大于Zc，因此线路端口行波反射系数大于零。
通过以上分析，可以发现故障点以及线路端口行波反射系数具有相反的极性。行波反射系数相反的极性导致由故障点或线路端口反射的反射波极性相反。因此，利用直流断路器处检测到的反射波的极性可以识别直流线路上是否存在故障点，从而判断故障性质。
2.故障性质识别判据
直流断路器处检测到的第一个反射波为第一个反向行波，如图7所示。直流断路器处前行波以及反行波uf,ub可以由下式求得：
其中，u(n),i(n)为直流断路器处采集的电压以及电流采样值，n为当前采样点。初始前行波u1f或初始反行波u1b到达直流断路器处表现为计算前行波uf或计算反行波ub幅值的突变，并且变化的方向与到达行波的极性相同。
因此，由以上分析可以得到故障性质识别判据，如下所述：
如果计算前行波uf(n)或计算反行波ub(n)首先满足连续三个值大于TWset，则认为初始前行波u1f或初始反行波u1b为正极性；如果计算前行波uf(n)或计算反行波ub(n)首先满足连续三个值小于-TWset，则认为初始前行波u1f或初始反行波u1b为负极性。TWset设置为由式(5)或(7)计算得到的初始前行波u1f幅值最大值U1f.max的20％。
如果初始前行波u1f与初始反行波u1b极性相同，则说明直流线路上的故障点已经消失，故障性质为瞬时性故障，反之则说明直流线路上故障点仍然存在，故障性质为永久性故障。综合以上分析，将故障性质识别方法总结为图9所示流程图。
步骤(5)中，自适应重合闸方法为：
所提自适应重合闸方法主要内容如下所述：
1.注入行波信号
为了描述方便，假设故障线路两端的混合式直流断路器分别命名为HCB1以及HCB2。在线路故障后经过大约300毫秒的线路故障点电弧去游离时间后，控制直流线路两端任一直流断路器(此处以HCB1为例)转移支路部分子模块(此处设定为转移支路全部子模块个数N的10％)导通，行波信号由HCB1处注入直流线路。
2.计算前行波与反行波
根据式(14)，利用采集的电压以及电流采样值u(n),i(n)计算前行波以及反行波uf(n),ub(n)。
3.故障性质识别
如果计算前行波uf(n)或计算反行波ub(n)首先满足连续三个值大于TWset，则认为初始前行波u1f或初始反行波u1b为正极性；如果计算前行波uf(n)或计算反行波ub(n)首先满足连续三个值小于-TWset，则认为初始前行波u1f或初始反行波u1b为负极性。TWset设置为由式(5)或(7)计算得到的初始前行波u1f幅值最大值U1f.max的20％。
如果初始前行波u1f与初始反行波u1b极性相同，则说明直流线路上的故障点已经消失，故障性质为瞬时性故障，反之则说明直流线路上故障点仍然存在，故障性质为永久性故障。
4.混合式直流断路器自适应重合闸
如果故障性质为瞬时性故障，则需要重合直流线路两端混合式直流断路器。由于导通混合式直流断路器转移支路子模块的过程相当于为直流线路注入行波，因此为了避免同时导通转移支路剩余全部子模块带来的剧烈电压波动，首先将直流断路器转移支路剩余全部子模块分组，采用每隔数毫秒导通一组子模块的方法来减少电压波动，从而避免对直流电网中正常运行部分造成影响。待HCB1转移支路全部子模块导通完毕后，依次闭合HCB1快速机械开关以及负荷转移开关，此时直流线路电压逐渐恢复到正常电压水平。当HCB2检测到直流线路电压恢复正常之后，首先导通全部转移支路子模块，之后依次闭合快速机械开关以及负荷转移开关。此时，直流线路恢复正常运行。
如果故障为永久性故障，则直流线路两端混合式直流断路器不再进行重合。直流线路由其两侧的隔离开关完全隔离。
利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建四端MMC-MTDC柔性直流电网仿真模型，对所提自适应重合闸方法进行仿真验证：
1)建立模型
基于张北±500kV柔性直流电网工程的设计参数，本发明在PSCAD/EMTDC仿真软件中构建如图10所示的四端仿真模型。图10中换流站采用对称双极结构，每个换流站包含两个半桥MMC。换流站的详细参数如表1所示。仿真模型中架空线路采用分布式依频模型。架空线路的波阻抗为350Ω，该值可由PSCAD/EMTDC软件中的线路参数程序获得。
表1换流站主要参数
混合式直流断路器的详细参数示于表2。混合式直流断路器MOV的伏安特性曲线如图11所示。混合式直流断路器继电器的采样频率为20kHz。在之后的分析中，混合式直流断路器转移支路闭合子模块数N0取为转移支路子模块总数的10％，即30。
表2混合式直流断路器主要参数
由于瞬时性故障持续时间通常小于300毫秒，因此在混合式直流断路器切除故障电流后，自适应重合闸在300毫秒时启动。根据模型参数，将由公式(5)计算得到的初始前行波最大值U1f.max的20％设定为TWset，其值为4.27kV。
2)瞬时性故障仿真
在距离换流站S1的100km处设置瞬时性正极接地故障，过渡电阻为0.01Ω。故障开始时间为1.2秒，持续时间0.2秒，自适应重合闸开始作用于1.5秒。HCB1检测到的前行波与反行波波形如图12所示。
由图12可知，计算前行波与反行波uf,ub均首先满足连续三个值大于TWset，因此初始前行波与反行波u1f,u1b具有相同的极性。因此，自适应重合闸方法识别线路故障性质为瞬时性故障，并且控制混合式直流断路器进行重合闸。当识别线路故障为瞬时性故障时，混合式直流断路器重合闸方法如前所述。将HCB1转移支路中所有子模块分为9组，每隔2毫秒导通一组子模块，以减少子模块导通造成的母线电压波动。混合式直流断路器重合闸过程中直流线路及母线电压如图13所示。
根据图13可知，自适应重合闸动作大约0.1秒后直流线路电压维持稳定，直流线路恢复正常运行。在整个自适应重合闸过程中，直流母线电压仅存在微小波动，因此可以认为整个自适应重合闸过程对于直流电网的其余正常运行部分几乎没有影响。
3)永久性故障仿真
在距离换流站S1的100km处设置永久性正极接地故障，过渡电阻为0.01Ω。自适应重合闸开始作用于1.5秒。HCB1检测到的前行波与反行波波形如图14所示。
由图14可知，计算前行波uf首先满足连续三个值大于TWset，而计算反行波ub首先满足连续三个值小于-TWset，因此认为初始前行波与初始反行波u1f,u1b具有相反的极性，判定直流线路发生永久性故障。混合式直流断路器将不会进行重合，并且由直流线路两端的隔离开关将故障线路完全隔离。
4)影响因素分析
本部分考虑的影响因素为故障位置、故障类型、故障电阻以及噪声干扰。由于瞬时性故障下的自适应重合闸过程基本相同，因此本部分将仅对永久性故障进行仿真与分析。
A.故障位置
在直流线路12上距离换流站S1每隔线路全长的20％设置永久性正极接地故障，过渡电阻为0.01欧姆，仿真结果如图15所示。
由图15可知，上述所有故障情形下计算前行波均首先满足连续三个值大于TWset，而计算反行波均首先满足连续三个值小于-TWset，因此故障性质均识别为永久性故障，这与设置的故障条件相一致。因此，可以认为故障位置对于本发明所述自适应重合闸方法几乎没有影响。
B.故障类型
在直流线路12上距离换流站S1 100km设置永久性极间短路故障，过渡电阻为30欧姆，HCB1处计算前行波与计算反行波波形如图16所示。由图16可以看出对于经过渡电阻短路的极间短路故障，本发明所提自适应重合闸方法仍然能够正确识别故障性质。
C.过渡电阻
在直流线路12上距离换流站S1 100km设置永久性正极接地故障，过渡电阻分别设置为0.01欧姆、30欧姆、150欧姆和300欧姆。仿真结果如图17所示。
由图17可知，随着过渡电阻的增加，HCB1处检测到的初始反行波u1b的幅值随之降低。这是因为过渡电阻的增加使得故障点处行波反射系数幅值降低，从而导致反射波u1b幅值的降低。对于经300欧姆过渡电阻接地的正极接地故障，本发明所提自适应重合闸方法仍然能够准确判断故障性质，说明该自适应重合闸方法对于过渡电阻具有较强的鲁棒性。
D.噪声干扰
为瞬时性故障以及永久性故障下HCB1处采集到的电压及电流采样值分别附加30dB的高斯白噪声。之后对含有噪声的信号应用自适应重合闸方法，其结果如图18所示。由图18可知，自适应重合闸方法在噪声影响下仍然能够准确判断故障性质，噪声干扰对故障性质识别结果几乎没有影响。
本公开提出的故障性质识别方法通过导通混合式直流断路器转移支路部分子模块向直流线路注入行波信号，通过行波信号在故障线路以及健全线路的传播特性差异识别瞬时性故障与永久性故障。在识别为瞬时性故障后，利用本公开提出的自适应重合闸方法重合混合式直流断路器对于系统中健全部分影响较小。仿真结果表明，该故障特性识别方法在故障距离、过渡电阻、故障类型、噪声干扰等因素影响下仍然能够准确识别瞬时性故障与永久性故障，并且具有可靠性好、灵敏度高等优点。此外，本公开不需增添额外的装置，并且控制简单，易于工程实现。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：包括以下步骤：
在混合式直流断路器切除故障后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通故障线路两端任一混合式直流断路器转移支路部分子模块以向直流线路注入行波信号；
实时记录导通的混合式直流断路器端口处电压以及电流数据，并且根据记录的电压及电流数据计算前行波与反行波；
如果前行波或者反行波满足连续三个值大于第一设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为正极性；如果前行波或者反行波满足连续三个值小于第二设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为负极性；
如果初始前行波与初始反行波极性相同，则认为直流线路上不存在故障点，故障性质为瞬时性故障，反之则认为直流线路上仍然存在故障点，故障性质为永久性故障；
若识别线路故障性质为瞬时性故障，则直流线路两侧的直流断路器进行重合，若识别为永久性故障，则直流线路两侧的直流断路器不再进行重合，由直流线路两侧的隔离开关将故障线路完全隔离。
2.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：基于混合式直流断路器端口处的电压、电流采样值和直流线路波阻抗计算前行波与反行波。
3.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述第一设定值为导通部分转移支路子模块所注入直流线路初始前行波幅值最大值的20％。
4.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述初始前行波幅值最大值基于导通混合式直流断路器端口转移支路子模块个数、转移支路子模块总个数，混合式直流断路器转移支路子模块电阻与子模块电容、MMC桥臂电感值、半桥子模块电容值和每桥臂子模块个数计算出来。
5.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述第二设定值与第一设定值呈相反数。
6.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：在直流断路器动作清除故障电流后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通混合式直流断路器转移支路部分子模块，通过这一导通过程向直流线路注入行波信号，利用行波信号在直流线路上是否存在故障点时传播特性的差异实现故障性质的识别。
7.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：直流断路器进行重合的过程包括：将对应的混合式直流断路器转移支路剩余子模块进行分组，每隔一段时间导通一组以减少重合过程中的电压波动。
8.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：待对应的混合式直流断路器转移支路子模块全部导通后，依次闭合该对应的混合式直流断路器的快速机械开关以及负荷转移开关，另一端的混合式直流断路器检测到直流线路电压恢复正常后，导通转移支路全部子模块，依次闭合快速机械开关以及负荷转移开关，此时直流线路恢复正常运行。
9.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法。
10.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法。
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