[发明专利]基于模型识别的真双极柔性直流电网自适应重合闸方法

说明书

本发明公开了一种基于模型识别的真双极柔性直流电网自适应重合闸方法。基于模型识别思想，将无故障模型作为计算模型，当故障消失时，实际模型与计算模型相匹配，而故障未消失时，实际模型与计算模型不匹配，利用Pearson相关性对上述差异进行提取，来实现真双极柔性直流电网的自适应重合闸。采用本发明的基于模型识别的真双极柔性直流电网自适应重合闸方法，对于瞬时性故障，能够检测熄弧时刻，优化合闸时间，快速恢复供电；对于永久性故障，能够在断路器合闸前识别出永久性故障，闭锁重合闸，避免了重合于永久性故障对系统和设备造成的二次冲击损害。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及到一种适用于真双极柔性直流电网的自适应重合闸方法。

背景技术

为响应国家能源战略的发展要求，直流输电近些年来得到了广泛的应用。其中，柔性直流输电以其潮流控制灵活、不易发生换相失败等优点，在新能源并网、远距离输电、电网互联等方面具有十分广阔的应用前景。柔性直流架空输电线运行环境恶劣，故障概率高，且多为瞬时性故障，重合闸具有重要意义。

现有柔性直流输电工程中仍采用传统的自动重合闸方案，经过固定的去游离时间后重合断路器，实现瞬时性故障快速恢复供电。但自动重合闸具有一定的盲目性，当重合于永久性故障或者瞬时性故障未熄弧状态时，系统电压建立失败，不仅会使整个系统再次遭受短路电流的冲击，还会对换流器等电力电子设备造成危害。由于柔直电网具有故障电流上升速度快、设备过流能力弱等特点，因此，重合于故障对柔直电网造成的危害更大，柔直电网自动重合闸方案还有待进一步改进。

基于上述考虑，学者们开始关注柔直电网自适应重合闸技术的研究。自适应重合闸的优势主要有两点：一是在断路器合闸前对故障性质进行判别，做到永久性故障下断路器可靠闭锁；二是对瞬时性故障熄弧时刻进行识别，优化合闸时间，快速恢复供电，同时也能避免断路器重合于故障未熄弧状态。目前已经有学者提出了适用于柔直电网的自适应重合闸方案，例如可以利用改变断路器内部结构及控制策略实现自适应重合闸，但该方法只能判别故障性质，无法识别熄弧时刻。另有学者针对双极短路故障提出了基于行波主频率的自适应重合闸方案，然而该方法无法适用于发生概率较高的单极接地故障。还有学者利用故障隔离后线路上残余电气量信息实现故障性质识别，但该类方法大多使用集中参数模型，应用于中短距离线路上能取得较好的效果。而实际远距离柔直输电工程中线路参数是分布式的并且具有频变特性，直流系统暂态过程频率含量十分丰富，因此线路参数并不能简单地等效成固定的集中参数来进行求解。依频模型是一种分布式参数模型，并且考虑了线路参数的频变特性。

综上所述，在依频模型的基础上研究柔性直流电网自适应重合闸方案，可靠识别故障性质及熄弧时刻，对于提高柔性直流电网的供电可靠性和安全性具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于模型识别的真双极柔性直流电网自适应重合闸方法，解决原有基于集中参数模型自适应重合闸方法可靠性不高的问题，避免传统自动重合闸盲目重合于永久性故障给系统及电力设备造成的损害，同时对瞬时性故障熄弧时刻进行识别，优化瞬时性故障合闸时间，所提方法适用于发生概率较高的单极接地故障。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于模型识别的真双极柔性直流电网自适应重合闸方法，包括以下步骤：

1)单极接地故障发生后，故障极两端断路器断开；

2)提取正负极线路两端电压电流，利用解耦公式得到线路末端模量电压、电流和首端模量电流；

3)基于步骤2)得到的线路末端模量电压、电流和首端模量电流计算线路首端模量电压，得到线路首端模量电压后通过解耦反变换公式得到首端正负极电压计算值；