伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置、方法、系统与流程

本申请属于电路故障检测，具体地讲，涉及一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置、方法、系统。

背景技术：

1、随着越来越多的分布式新能源需要接入配电网，配电网中新能源的渗透率越来越高，因此，中压直流配电技术可以直接接入分布式新能源，并在输送容量、供电半径、占地面积、可控性及供电质量等方面具有良好的特性，适合作为大规模、分布式新能源并网的接入载体，特别是在交流配电网比较薄弱的地区，成为未来配电网发展的重要组成部分。

2、目前直流配电技术的构成方式，考虑交直流电网匹配、成本造价以及占地等因素，伪双极接线方式成为优选方案。在伪双极接线方式中，通常通过换流阀交流测的换流变压器的大阻值接地电阻构建中性点，在没有换流变压器的系统还通过z型接地变压器构建中性点，直流侧不再设置接地点，使得直流系统对地呈现出对称的正、负极性。然而，伪双极的直流配电网发生单极接地故障时，故障极的电流几乎没有明显的变化，因此，保护装置往往难以通过基于故障极电流的判据对单极接地故障进行判断，故障判据的可靠性和选择性不能保障。

3、伪双极直流输配电系统发生单极接地故障时，由于两极之间压差不变、极线上负荷电流不变，系统仍能正常地保持运行进行功率传输，因此通常运行规定伪双极直流配电系统在单极接地故障后可以继续短时间运行。但是，此时非接地极直流电压和换流站交流出口侧电压的迅速增大，长期运行会导致绝缘损坏并引发严重的极间短路。因此，在直流输配电系统直流侧线路发生单极接地故障时，需要快速找到故障点并排除单极接地故障。综上所述，对伪双极直流输配电系统来说，能快速检测直流输配电线路单极接地故障的故障极并定位接地故障点十分重要。

技术实现思路

1、本申请提供了一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，以至少解决现有技术中没有有效手段能够精确地确定故障点的具体位置的问题。

2、根据本申请，提供了一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，包括：

3、接设在交流系统母线上的换流变压器、换流器、故障辅助识别电路以及信号处理器；

4、换流器与换流变压器串联；

5、故障辅助识别电路与换流器相连；

6、信号处理器与故障辅助识别电路相连；

7、在所述故障辅助识别电路中包含交流互感器cta和交流互感器ctb，当有交流电流经过所述交流互感器cta或交流互感器ctb时，发出第一单极接地故障标志；

8、根据所述第一单极接地故障标志确定故障发生点的具体位置与原有的直流保护装置发出的第二单极接地故障标志确定最终的单极接地故障位置。

9、在一实施例中，换流器的一端与换流变压器相连，另一端分别接出一条正极线路和一条负极线路。

10、在一实施例中，在正极线路和负极线路上分别接设有一故障辅助识别电路。

11、在一实施例中，故障辅助识别电路中包括：一对交流电流互感器、分压电阻、电容器以及电感器。

12、在一实施例中，一对交流电流互感器串联在换流器的正极线路或负极线路上。

13、在一实施例中，分压电阻、电容器与电感器依序串联形成串联支路；串联支路靠近电感器的一端接地。

14、在一实施例中，两个交流互感器首尾串联，串接在正极\负极母线和正极\负极线路之间，可感受流过其上的交流电流并将其成比例的信号传输至信号处理器。

15、在一实施例中，分压电阻的一端并联于两个交流互感器的联结处，另一端与电容器相连。

16、在一实施例中，信号处理器的一端包括两个接口，分别接收来自两个交流互感器的电流信号，并根据电流信号判断是否发生单极接地故障。

17、在一实施例中，信号处理器的另一端连接直流侧继电保护装置，当发生单极接地故障时，启动直流侧继电保护装置。

18、根据本申请的另一个方面，还提供了一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别方法，应用于中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，包括：

19、判断是否有交流电流经所述故障辅助识别电路中的交流互感器；

20、如果是，发出第一单极接地故障标志及故障发生位置至直流侧继电保护装置，触发所述直流侧继电保护装置启动获得第二单极接地故障标志；

21、将第一单极接地故障标志和第二单极接地故障标志进行与判断确定最终的单极接地故障。

22、根据本申请的第三个方面，还提供了一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别系统，包括：

23、交流电判断单元，用于判断是否有交流电流经所述故障辅助识别电路中的交流互感器；

24、信号发出单元，用于如果是，发出第一单极接地故障标志及故障发生位置至直流侧继电保护装置，触发所述直流侧继电保护装置启动获得第二单极接地故障标志；

25、最终判断单元，用于将所述第一单极接地故障标志和所述第二单极接地故障标志进行与判断确定最终的单极接地故障。

26、本申请通过在正极\负极母线上设置故障辅助识别电路和信号处理器，当信号处理器检测出交流互感器cta或交流互感器ctb有交流电流流过，则发出发生单极接地故障标志，并通过检测交流互感器cta还是交流互感器ctb发出交流电流信号，判断故障发生点的具体位置，然后将单极接地故障标志位还有故障发生点所在区域发送给原有的直流保护装置。将原有的直流保护装置判断出的发生单极接地故障标志，和接收到的故障辅助识别电路发出的发生单极接地故障标志，做与判断后，作为最终的发生单极接地故障的判据，能够增加保护的可靠性。

技术特征：

1.一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，所述换流器的一端与所述换流变压器相连，另一端分别接出一条正极线路和一条负极线路；

3.根据权利要求1所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，所述故障辅助识别电路中包括：一对交流电流互感器、分压电阻、电容器以及电感器。

4.根据权利要求3所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，一对交流电流互感器串联在所述换流器的正极线路或负极线路上；

5.根据权利要求3所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，两个交流互感器首尾串联，串接在正极\负极母线和正极\负极线路之间，可感受流过其上的交流电流并将其成比例的信号传输至所述信号处理器。

6.根据权利要求4所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，所述分压电阻的一端并联于两个交流互感器的联结处，另一端与电容器相连。

7.根据权利要求1所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，所述信号处理器的一端包括两个接口，分别接收来自两个交流互感器的电流信号，并根据所述电流信号判断是否发生单极接地故障。

8.根据权利要求7所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，所述信号处理器的另一端连接直流侧继电保护装置，当发生单极接地故障时，将单极接地故障标志发送至所述直流侧继电保护装置。

9.一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，包括：

10.一种中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别系统，应用于如权利要求1-8任一项所述的中压伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了伪双极直流系统单极接地故障辅助识别装置、方法、系统，包括：接设在交流系统母线上的换流变压器、换流器、故障辅助识别电路以及信号处理器；换流器与换流变压器串联；故障辅助识别电路与换流器相连；信号处理器与故障辅助识别电路相连。通过在正极\负极母线上设置故障辅助识别电路和信号处理器，当信号处理器检测出交流互感器有交流电流流过，以及通过检测交流互感器CTA还是交流互感器CTB发出交流电流信号，判断故障发生点的具体位置。将原有的直流保护装置判断出的发生单极接地故障标志，和接收到的故障辅助识别电路发出的发生单极接地故障标志，做与判断后，作为最终的发生单极接地故障的判据，能够增加保护的可靠性。

技术研发人员：曹天植,刘海军,陈瑞,易姝娴,杨士慧,王晓斐,卢文清,李长宇,孔帅皓,梁倍华,张璐,任翔
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15