[发明专利]一种基于直流电流波形曲率变化差异的故障快速识别方法

权利要求书

1.一种基于直流电流波形曲率变化差异的故障快速识别方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、针对含电力电子换流器的多端柔性直流配电系统，根据直流双极短路故障发生后各阶段的电气量特征，获得直流线路故障后故障电流的数学表达式；

步骤2、根据所得到的故障电流数学表达式，利用故障后电流波形曲率的变化差异，通过曲率算法识别出故障线路；具体过程为：

首先将所得到的故障电流数学表达式进行微分，得到故障分量电流的变化率表示为：

进一步将故障电流数学表达式带入曲率公式，计算故障初始时刻直流电流的弯曲程度表示为：

所述弯曲程度与直流配电系统等效的电阻、电抗相关，能同时反应电阻R和电感L的物理特性，进而通过曲率算法识别出故障线路；

其中，U_dc是桥臂投入子模块的电容电压之和；C₀为子模块电容初值；n为子模块个数；L为电感；I₀为电感电流初值；电抗器的直流阻抗、电容器的串联阻抗、放电回路金属构件的接触电阻统一用R_Stray表示；

步骤3、再根据直流电流变化率di/dt的变化情况，选择线路开关动作，实现线路的故障保护。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述步骤1中，获得直流线路故障后故障电流的数学表达式的过程为：

设电容电压初值为V₀，电感电流初值为I₀，电抗器的直流阻抗、电容器的串联阻抗、放电回路金属构件的接触电阻统一用R_Stray表示，则故障后电容电压通过求解二阶微分方程得到：

式中，为放电电流衰减的时间常数；为放电电路固有角频率；

为振荡放电电流的角频率；为由初始电流引起的放电电流的初相角；

进一步得到直流线路故障后故障电流的数学表达式为：

式中，U_dc是桥臂投入子模块的电容电压之和，C₀为子模块电容初值，n为子模块个数，σ为放电电流衰减的时间常数；ω为振荡放电电流的角频率；α为由初始电流引起的放电电流的初相角；L为电感。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：

若系统稳定运行，则直流电流变化率di/dt一直保持为零；

在发生故障瞬间，若计算di/dt值大于本地线路故障整定值Imax时，则两侧换流器全部闭锁，本地线路开关动作；

若计算di/dt启动且未达到Imax值时，则利用所述步骤2的曲率算法识别出故障线路，再根据计算结果，利用保护装置有选择性的闭锁换流站，最后开关动作。