[发明专利]一种柔性直流配电网络故障定位和隔离方法

权利要求书

1.一种柔性直流配电网络故障定位和隔离方法，其特征在于，首先确定柔性直流配电网络为：四端直流配电网络包括：线路L₁左端为第一全桥MMC换流器、AC/DC转换器、交流系统和S₁开关、S₃开关构成的第一直流配电网络；线路L₁右端为第二全桥MMC换流器、AC/DC转换器、交流系统和S₂开关、S₅开关构成的第二直流配电网络；线路L₂上端是第一直流配电网络；线路L₂下端是DAB变换器、DC/DC转换器同时连接光伏电源、直流负荷，并和S₄开关连接构成的第三直流配电网络；线路L₃上端是第二直流配电网络；线路L₃下端是交流系统、直流负荷同时连接第三全桥MMC换流器和AC/DC转换器，并和S₆开关连接构成的第四直流配电网络；S₁～S₆表示直流线路机械开关；系统中不安装直流断路器及故障限流器；

其次，该方法是基于电流过零检测原理的全桥子模块FBMMC的柔性直流配电网络故障定位和隔离方法；主要是在保护监测时间间隔内，故障线路两端保护测量的电流不会同时过零，非故障线路两端测量的电流同时出现过零或不过零，依据这一差异实现对柔性直流配电网双极短路故障的快速、准确定位和隔离；该方法的具体如下步骤：

步骤一：测量正常运行状态下的电流；

步骤二：发生短路故障，保护装置启动后，实时监测流过机械开关S_n的电流；首先定义系统电流方向，由母线指向线路为正，系统正常运行状态时，系统电流从第四直流配电网络经过S₆开关、线路L₃流向S₅开关，直达第二直流配电网络；以后第二直流配电网络经过S₂开关、线路L₁、S₁开关到第一直流配电网络；再从第一直流配电网络经S₃、线路L₂、S₄开关到第三直流配电网络；在非正常运行状态时，电流方向与上述系统正常运行时不一致；上述机械开关S_n，n＝1,2,3……,N，N为机械开关数，此处选取N＝6；

机械开关S_n的状态：

在正常运行下各开关状态：S₁＝-1，S₂＝+1，S₃＝+1，S₄＝-1，S₅＝-1，S₆＝+1；

步骤三：通过微机保护连续的5个采样值判断是否出现过零现象，并记录过零时间；线路两端通信标记保护监测时间间隔0.1ms内电流不同时过零的机械开关；包括：

3.1，F₁位置发生双极短路故障时，电流方向与上述系统正常运行时不一致；此时各开关状态为：S₁＝+1，S₂＝+1，S₃＝-1，S₄＝+1，S₅＝-1，S₆＝+1；与正常运行条件下的开关状态比较可知：S₁开关，S₃开关，S₄开关的测量电流发生了过零现象，而S₂开关，S₅开关，S₆开关测量电流没有过零，而且在保护监测时间间隔内S₃开关，S₄开关的测量电流均过零；则认为此时S₃开关，S₄开关同时过零，即线路L₁内部发生故障时，线路L₁两端的机械开关电流不同时过零，线路L₂两端的机械开关电流同时过零，线路L₃两端的机械开关电流均不过零；

3.2，F₂位置发生双极短路故障时，各开关状态分别为：S₁＝-1，S₂＝+1，S₃＝+1，S₄＝+1，S₅＝-1，S₆＝+1；与正常条件下的开关状态比较可知：S₄开关的测量电流发生过零现象，S₁开关，S₂开关，S₃开关，S₅开关，S₆开关测量电流没有过零；即线路L₂内部发生故障时，线路L₁，L₃两端机械开关电流均不过零，线路L₂两端的机械开关电流不同时过零；

3.3，F₃位置发生双极短路故障时，各开关状态为：S₁＝+1，S₂＝-1，S₃＝-1，S₄＝+1，S₅＝+1，S₆＝+1；与正常条件下的开关状态比较可知：S₁开关，S₂开关，S₃开关，S₄开关，S₅开关的测量电流发生了过零现象，S₆开关测量电流没有过零，而且同一线路两端机械开关S₁开关，S ₂开关和S₃开关，S₄开关的测量电流在保护监测时间间隔内均发生过零现象，认为此时S₁开关，S₂开关的测量电流同时过零，S₃开关，S₄开关的测量电流同时过零；即线路L₃内部发生故障时，线路L₁，线路L₂两端机械开关电流均同时过零，线路L₃两端的机械开关电流不同时过零；

依据上述结果，得出当故障线路两端的某一开关状态与正常条件下的开关状态比较，如果其符号相同时，该开关在保护测量的电流不过零；如果其符号不相同时，该开关在保护测量的电流过零；从而实现故障线路的定位；

步骤四：换流站子模块在达到正常负荷电流的两倍时闭锁，由于全桥子模块闭锁后提供反向电动势，因此故障电流迅速下降为0；当直流电网中的故障电流消失后，步骤三标记的开关断开；

步骤五：故障线路两端机械开关断开之后，故障线路已被成功隔离，此时各换流站解锁已闭锁的全桥子模块，将其重新投入，在正常运行控制条件下进行可控充电，直到直流系统电压恢复额定值，整个系统恢复正常运行。