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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明给出了一种基于FCS‑MPC的柔性直流电网短路故障检测方法，属于电力系统直流输配电领域。由于直流电网的弱阻尼特性，故障电流会在几毫秒内激增到额定值的数倍，对直流断路器的开断性能提出了很高的要求。本发明公开了一种通过计算当前时刻换流站单相桥臂电压之和的预测值和实测值的差值与近端线路电流变化率来判断故障线路的故障检测方法，只依赖换流站本身故障信息，可以在故障发生后的两个采样周期内完成首次检测；无需添加额外的电压或电流传感器；不仅适用于一般的双端柔性直流电网，也适用于多端直流电网。本发明能够在不影响系统主保护的可靠性与有效性的前提下，加快故障隔离速度，减小直流断路器开断电流峰值。

主权项：1.一种基于FCS-MPC的柔性直流电网短路故障检测方法，其特征在于，该方法通过计算当前时刻MMC换流站各相内上下桥臂电压之和的预测值和实测值的差值来判断换流站所连线路是否发生短路故障，并通过换流站近端线路电流变化率进一步判断故障位置，整个检测过程用时不超过两个采样周期，检测完成后，则将保护命令发送给相应的直流断路器，使得断路器尽早动作，进而加快故障隔离速度，具体包括以下步骤：步骤1：利用一种可用于柔性直流电网应用场合的FCS-MPC算法得到当前时刻MMC各相上下桥臂需要导通的子模块数的预测值，计算当前时刻各桥臂子模块电容电压测量值的平均值，并与所得的各桥臂需要导通的子模块的预测值对应相乘，将所得的同相上下桥臂电压值相加，得到当前时刻各相内桥臂电压之和的预测值；步骤2：利用MMC直流电压、桥臂电感、桥臂等效电阻、上一时刻与当前时刻的环流测量值计算当前时刻各相内桥臂电压之和的实测值；步骤3：在双端柔性直流电网中，利用MMC各相内桥臂电压之和的预测值与实测值得到差值的绝对值，与电压保护阈值作比较，如果三相的平均值大于该电压保护阈值，则初步判断系统中出现短路故障，并通过比较MMC近端线路电流变化率与电流保护阈值的大小进一步判断故障具体位置；步骤4：在多端柔性直流电网中，由于MMC换流站直流出口母线上连接多条线路，且线路长度不同，需要先确定故障点位于哪两个换流站之间，再根据电压保护阈值以及电流保护阈值来判断故障具体位置；步骤5：确定故障位置后，向相应断路器发送预动作信号，即先进行第一次换流操作与快速机械开关分闸操作，同时行波保护主保护也会发挥作用，若直流系统主保护没有检测到线路故障，则不会向直流断路器发送保护信号，在直流断路器完成机械开关分闸操作后进行复归操作，即先执行快速机械开关合闸操作，待完全合闸后再进行开断直流断路器转移支路中固态开关的操作，使断路器恢复正常运行状态；反之则继续进行分闸操作，直到故障电流被完全切断。

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