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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明涉及一种直流断路器失灵后的二次加速故障隔离方法，针对直流断路器失灵后的故障电流特性进行了分析，提出了采用“增流”判别方式的断路器失灵判别方法；另外，本发明还针对失灵断路器重跳、相邻断路器动作、换流站闭锁及交流断路器动作之间的逻辑关系进行了深入分析，提出了最小化扩大区域的二次加速故障隔离方案。本发明设计科学合理，能够实现直流侧故障的加速隔离，有利于故障后系统中健全部分的安全运行，并能够通过重跳失灵断路器的方式有效避免交流断路器的动作跳闸。

主权项：1.一种直流断路器失灵后的二次加速故障隔离方法，其特征在于：所述方法的步骤为：S1、当柔性直流电网中直流侧发生故障时，分别对送电端断路器及受电端断路器失灵后的直流故障电流特性进行分析1送电端断路器失灵后故障电流特性以四端柔性直流系统模型为基础，假设电网中正极线路Line3上发生故障，送电端断路器CB43失灵拒动，受电端断路器CB34正确动作；2.004s时，受电端断路器CB34开始断流，受其断流过程影响，流经送电端断路器CB43的故障电流I_CB43开始经历短暂的下降过程；t1时刻受电端断路器CB34断流完毕，流经对侧受电端断路器CB34的故障电流I_CB34变为零，由于失灵送电端断路器CB43一侧的故障放电回路仍未被切除，网络中的换流器将继续通过失灵断路器向故障点注入电流，I_CB43在短暂下降过后再次上升；假设在换流站S3和S4之间Line3上f处发生故障，换流站S4为整流站即送电端，换流站S3为逆变站即受电端，流经断路器的故障电流I_CB43、I_CB34由负荷电流Iload和故障附加电流I_f4、I_f3构成： 由式1可知，流经送电端断路器CB43的故障电流I_CB43由送电端故障附加电流I_f4与负荷电流Iload构成，当受电端断路器CB34断流时，故障线路中穿越的负荷电流Iload随之减小，由于送电端总电流I_CB43与负荷电流Iload方向相同，因此送电端总电流I_CB43的上升速度减小，即对侧断路器的断流过程会导致流经送电端断路器的故障电流上升速度减小；2受电端断路器失灵后故障电流特性故障发生后，受电端断路器CB34失灵拒动，送电端断路器CB43正确动作；2.004s时，送电端断路器CB43开始断流，受其断流过程影响，流经受电端断路器CB34的故障电流I_CB34开始经历加速上升过程，且在减小至零后继续反向增大；t2时刻送电端断路器CB43断流完毕，对侧送电端断路器CB43的故障电流I_CB43降至零，由于失灵受电端断路器CB34一侧的故障放电回路仍未被切除，网络中的换流器将继续通过失灵断路器向故障点注入电流，I_CB34变化速度恢复原状并继续上升；由式1可知，流经受电端断路器CB34的故障电流I_CB34由受电端故障附加电流I_f3与负荷电流Iload构成，当送电端断路器CB43断流时，故障线路中穿越的负荷电流Iload随之减小，由于受电端总电流I_CB34与负荷电流Iload方向相反，因此受电端总电流I_CB34的上升速度增大，即对侧断路器的断流过程会导致流经受电端断路器的故障电流上升速度增大；S2、针对多端柔性直流电网直流断路器失灵情况，采用“増流”判别方式对断路器进行失灵判别1送电端断路器失灵判别针对送电端断路器，断路器所在线路上发生故障时，故障电流变化量方向与正常运行时电流方向相同，故障电流在断路器接到跳闸命令后到开始断流前始终处于上升阶段，因此在断流时刻前故障电流始终为正值，对侧断路器断流过程及断路器跳闸成功均会使故障电流上升速度减小，因此，在断流时刻过后，流过断路器的电流一旦上升即可判定断路器失灵；断路器断流时刻进行首次“増流”判别，若故障电流上升，则判定断路器失灵；若故障电流下降，并不能判定断路器跳闸成功，需考虑对侧断路器断流过程及换流站闭锁的影响持续进行“増流”判别，在故障电流下降至零之前，一旦故障电流变化趋势改变开始上升，则判定断路器失灵；若故障电流持续下降并最终到零，则判定断路器跳闸成功；2受电端断路器失灵判别针对受电端断路器，断路器所在线路上发生故障时，故障电流变化量方向与正常运行时电流方向相反，故障电流可能会经过出现“过零”情况，根据断流时刻故障电流的过零情况，受电端断路器失灵判别分为以下两种情况：当受电端断路器故障电流在断流时刻已过零时，其失灵判别过程与送电端断路器相同，断路器断流时刻进行首次“増流”判别，若故障电流上升，则判定断路器失灵；若故障电流下降，并不能判定断路器跳闸成功，需考虑换流站闭锁的影响持续进行“増流”判别；在故障电流下降至零之前，一旦故障电流变化趋势改变开始上升，则判定断路器失灵；若障电流持续下降并最终到零，则判定断路器跳闸成功；当受电端断路器故障电流在断流时刻前始终未过零即为负值时，故障电流变化量方向为正，对侧断路器断流过程及断路器跳闸成功均会使故障电流上升速度增大，因此，首次“増流”判别时故障电流一定为上升趋势，此后若故障电流持续上升至零且不再增大，则判定断路器跳闸成功；若故障电流持续上升过零且继续上升，则判定断路器失灵；S3、提出包括失灵断路器重跳、相邻断路器动作、换流器闭锁及交流断路器动作的二次加速故障隔离方案当直流断路器失灵是由内部控制或驱动机构错误非严重故障引起时，再次发出跳闸信号可使失灵断路器成功跳闸，因此当断路器失灵保护动作后，首先应向失灵断路器发出重跳指令，此外，在断路器失灵判别期间，断路器相连换流器闭锁，换流器闭锁后其另一侧健全线路也无法正常交换能量，因此换流站闭锁时应立即向本站内另一侧健全线路上的断路器发出跳闸信号，以加速切除故障线路；综合上述分析，提出包括失灵断路器重跳、相邻断路器动作、换流器闭锁及交流断路器动作的二次加速故障隔离方案，以实现柔性直流电网中断路器失灵拒动后的二次加速故障隔离；针对直流侧故障隔离，断路器失灵保护动作后，若失灵断路器在换流器闭锁前重跳成功，相邻直流断路器无需动作，除故障线路被成功切除外系统其余部分均可继续运行；若在失灵断路器重跳成功前换流器闭锁，则立即向失灵断路器所在换流站内位于另一侧健全线路上的断路器发出跳闸信号；若失灵断路器重跳失败且换流器尚未闭锁，则立即闭锁换流器并向站内位于另一侧健全线路上的断路器发出跳闸信号；针对交流侧故障隔离，断路器失灵保护动作后，无论与失灵断路器相连的换流器是否闭锁，只要失灵断路器没有跳闸成功，交流侧便能够通过失灵断路器持续向故障点注入故障电流，此时需要将与换流站相连的交流侧断路器跳开以实现故障通路的切除，考虑到直流故障快速隔离及故障隔离后快速恢复的需求，通过首先重跳失灵断路器的方式尽量避免交流断路器的跳闸；若失灵断路器重跳成功，则无需切断与失灵断路器所在换流站相连的交流断路器；若失灵断路器重跳失败，则立即向与失灵断路器所在换流站相连的交流断路器发出跳闸信号，以切除交流侧与故障点之间的故障通路。

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