[发明专利]一种多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法

权利要求书

1.一种多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于，所述直流断线保护方法包括以下步骤：

步骤1：针对多端柔性直流配电系统开环与闭环的不同运行模式，分析其直流断线故障时的故障特征；

步骤2：基于步骤1分析的直流断线的故障特征，利用故障极与非故障极线路电流的和与差作商，放大故障极与非故障极的差异以形成直流断线保护；

直流断线保护方法进一步包括：步骤2.1：判断所述步骤1中多端柔性直流配电系统开环与闭环的启动；

步骤2.2：进行故障识别和极性选择；

所述步骤2.2中故障识别和极性选择的依据为：

其中，M为正负极电流和差比，I_kp和I_kn分别为第k条线路正极电流和负极电流，δ为整体误差。

2.根据权利要求1所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：所述步骤1中直流断线故障在多端柔性直流配电系统的开环模式下，整流侧与逆变侧两端功率传输终止为：

P₁₂＝0

其中，P₁₂为整流侧向逆变侧传输的功率；

整流侧交流系统等效减小输出，交流侧输出剩余功率继续给整流侧换流器充电，在定直流电压的控制下，极间电压保持不变，之后交流侧系统减小输出，换流器上下桥臂直流电容电压达到稳定值；

逆变侧交流系统等效增加负载，在定有功功率控制器的作用下，交流侧接收功率保持不变，逆变侧换流器子模块直流电容向交流系统提供功率，直流电容处于放电状态，换流器上下桥臂直流电压幅值减小，直到直流母线电压达到阀交流侧相电压幅值的2倍；

所述直流断线故障发生后，整流侧与逆变侧换流器直流电容电压不平衡，非故障极线路存在故障电流，因此所述多端柔性直流配电系统开环时故障极线路电流降为0，非故障极线路电流先减小，然后增加到：

其中，U_c1与U_c2分别为整流侧换流器子模块电容电压和逆变侧换流器子模块电容电压，N为任一时刻换流器每相上下桥臂投入的子模块个数，R_g为接地电阻。

3.根据权利要求1所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：所述步骤1中直流断线故障在多端柔性直流配电系统的闭环模式下，整流侧与逆变侧持续功率传输，潮流经非故障回路转移，配电系统电压保持定值，根据故障附加回路，与故障点相反极性的直流线路形成的故障附加回路电流保持不变，而与故障点极性相同的直流线路形成的故障附加回路在故障源的作用下，产生一个故障电流，断线点线路电流在叠加此故障电流后会减小到0，其他故障极线路电流叠加后会因潮流方向转移而增大或减小。

4.根据权利要求1所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：所述步骤2.1通过以下公式判断所述多端柔性直流配电系统开环与闭环的启动；

其中，I_op1和I_op2分别为开环和闭环保护启动值，K_rel1、K_rel2为可靠系数，I_N为线路额定电流。

5.根据权利要求4所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：根据测量误差与分布式电容的影响，所述K_rel1为0.5，K_rel2为0.1。

6.根据权利要求1所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：所述整体误差δ的计算公式如下：

其中，I为直流电流，I_m为m次谐波电流幅值，ω₀＝2π/T₀，T₀为工频周期，为m次谐波相角。

7.根据权利要求6所述的多端柔性直流配电系统的直流断线保护方法，其特征在于：由于整流电路中谐波含量远小于直流分量所述整体误差δ为10％。