随着电力电子器件的飞速发展和可再生能源的大量需求,基于电压源换流器的直 流输电和配电技术快速发展。柔性中压直流(Medium-Voltage DC,MVDC)配电网具有线路损 耗小、供电、电能质量优等特点,在分布式电源并网、构筑城市直流电网等方面优势 显著。由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)开关频率低,损耗小,动静态均压优,因而在柔性直流工程中更受青睐。当前基于MMC的直流工程多采用自然 双极和小电流接地方式,在深圳试点的±10kV直流配电工程采用换流变阀侧高阻接地方式。
当小电流接地方式的直流配电网馈线发生单极故障时,其特征为:①故障极电压 降为零,非故障极电压升高为原来2倍,对直流配电网的绝缘带来安全隐患;②故障极的故 障电流非常小(仅为馈线的电容电流),与正常负荷电流无明显差异,导致故障选线困难。类 似交流配网发生单相接地故障后的运行方式,尽管发生单极故障后直流配电网仍可短时运 行一段时间,但是由于故障未排除,仍旧需要快速、准确地选出故障的馈线及其故障区段, 以便及时隔离故障馈线,保证非故障区域的安全运行。
现有技术通过比较两电平VSC大电容处电流和相邻极线电流的相关性来判定区内 外故障。然而,由于MMC电容分嵌在子模块中,单极接地时子模块电容没有放电回路,方法不 适用。现有技术利用限流电抗器两端的电压变化率检测直流线路故障,但该方法在功率 反转情况下保护阈值需重新整定,且在直流配电网中安装直流电抗器不具有普遍意义。现有技术利用小二乘法计算等值电抗值,但在多分支系统中难以识别具体馈 线。