[发明专利]一种直流短路故障性质判断方法及直流系统重合闸方法

说明书

本发明公开一种直流短路故障性质判断方法及直流系统重合闸方法，包括：直流断路器分闸后，通过直流输电线路的直流输出端的换流器产生预设的交流检测信号，注入到直流输电线路，预设的交流检测信号的频率等于直流断路器的换流支路接入短路故障后的直流输电线路后的电路的谐振频率；检测直流输出端连接的直流断路器输出端的直流电流响应值和直流电压响应值；根据直流电流响应值和直流电压响应值判断短路故障的性质，当直流电流响应值大于预设第一电流判据，且直流电压响应值大于预设第一电压判据时，短路故障为永久性故障，否则短路故障为瞬时性故障。本发明通过主动注入信号对短路故障性质进行判别，从而避免断路器重合闸于永久性故障。

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，更具体地，涉及一种直流短路故障性质判断方法及直流系统重合闸方法。

背景技术

柔性直流输电系统具有诸多技术优势，可实现大规模、高波动性可再生能源的平滑接入，可提供灵活、快捷的潮流控制，是解决大范围电力传输、提高可再生能源利用率以及提升供电可靠性和系统稳定性等问题的有效方案。考虑到未来大规模、远距离输电的需求，架空输电线路是必然选择。应对架空线路时常发生的直流故障是构建柔性直流电网首要解决的技术难题。

基于全桥型子模块的全桥型模块化多电平换流器(MMC)可通过闭锁绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的方式来阻断故障电流，也可通过设计控制器主动控制直流故障电流。由于全桥型MMC所需功率器件数目是半桥型MMC的2倍，增加了换流器的成本和损耗。混合型MMC由全桥型子模块和半桥型子模块级联而成，可对直流电流进行控制，在故障期间主动限制故障电流，辅以低容量直流断路器隔离故障线路，成为兼具经济性与技术优势的选择。

柔性直流电网需考虑混合型MMC和直流断路器的配合以快速清除直流故障，使得健全系统可不间断运行。与交流系统故障保护类似，还需考虑快速重合闸方案以实现故障后快速恢复供电。通常情况下，当直流线路故障发生后，断路器动作以切断故障电流。在线路去游离后，直流断路器重合闸，通过能否建立直流电压实现对故障性质的判断。若能够建立直流电压，表明故障已经消失，为瞬时性故障，系统恢复正常运行；若直流电压无法建立，则为永久性故障，故障电流急剧上升，直流断路器需再次分闸。这种重启方法在重合闸于永久性故障时会对系统造成二次危害，且二次分闸进一步增加了直流断路器的开断容量需求。对于基于混合型MMC的架空柔直系统，其在直流故障期间仍可控制直流电压/电流，具备主动注入信号的能力。另一方面，级联全桥型直流断路器、机械式直流断路器等断路器拓扑在主支路在分闸后，换流支路仍串联于线路之中，为换流器注入信号的流通提供了路径。

因此，研究基于混合型MMC主动信号注入的自适应重合闸控制技术，是提高架空柔性直流电网运行可靠性的重要途径。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决柔性直流电网重合闸于永久性故障时会对系统造成二次危害且需要再次分闸的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种直流短路故障性质判断方法，该方法应用于直流输电系统，直流输电系统包括换流器之间的直流输电线路，每条直流输电线路的两端各有一个直流断路器，所述换流器用于将交流信号转换为直流信号或将直流信号转换为交流信号，两个换流器之间进行直流输电，包括以下步骤：

所述直流断路器包括机械开关、吸能支路及换流支路，当所述直流输电线路发生短路故障后，所述直流断路器的机械开关打开，短路电流流经换流支路，最终被吸能支路吸收；

所述直流断路器分闸后，通过直流输电线路的直流输出端的换流器产生预设的交流检测信号，注入到直流输电线路，所述预设的交流检测信号的频率根据所述直流断路器的换流支路接入短路故障后的直流输电线路后的电路的谐振频率设定，以使得所述预设交流检测信号可以流经所述直流断路器的换流支路；

检测所述直流输出端连接的直流断路器输出端的直流电流响应值和直流电压响应值；