[发明专利]一种用于直流配电网线路的加速保护方法

说明书

本发明公开了一种用于直流配电网线路的加速保护方法，属于直流配电网继电保护技术领域。该方法首先充分考虑了直流线路故障电流特性后，利用正、负极电流瞬时值和最大负荷电流比较，判断是否发生故障，再利用不同故障类型下的线路电流特性差异判断故障类型，最后利用电容电流的二次斜率作为判定故障区段的判据，如果经过判断后确定故障发生本级线路内，此时要向断路器发送加速跳闸命令，从而实现故障线路的快速切除。经过大量的实验，验证了保护判据的可行性，该保护方法适合直流配电网线路保护使用，有助于完善直流配电工程线路保护。

技术领域

本发明属于直流配电网继电保护方法技术领域，涉及一种用于直流配电网线路的加速方法。

背景技术

随着交流配电系统的问题日益突出、电力电子技术的应用成熟、能源互联的发展趋势，直流配电得以新的发展机遇。为确保直流配电系统安全稳定运行，继电保护成为直流配电技术的研究热点和主要难点。

电力电子化直流配电系统具有低惯量的特点，使得故障电流具有幅值大、上升率高的特征。为降低对换流器的影响，人们开展了基于电力电子变换器拓扑结构和控制技术的主动保护，最大限度地保证系统的正常运行。有学者研究了基于R-L模型的直流配电线路保护方案，可以保证20ms内切除故障。还有专家利用断路器结合通讯设计了多端中压直流配电系统的故障定位与保护，在RT-LAB平台测试方案可在85ms内切除故障，避免换流器的损坏。由于直流系统中的电力电子器件的脆弱性，当系统识别故障发生后，若能利用某种故障特征加速故障的切除，则能够最大限度的保证电力电子设备的安全。基于此，本文将研究了一种故障加速切除的保护方案。

发明内容

本发明提供了一种使用于直流配电网线路的加速保护方法，可以在满足可靠性的同时提升保护的快速性，从而尽可能保护线路上的电力系统设备。

本发明所采用的技术方案是，一种用于直流配电网线路的加速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、实时采集与每一级直流输电线路正、负极相连的保护装置处的电流瞬时值i_pi，i_ni；

步骤2、将采集的电流瞬时值i_pi，i_ni和对应的每一级线路末端最大负荷电流i_maxi进行比较，当i_pi或i_ni＞K*i_maxi，则判断配电系统线路上发生故障；K为可靠系数，K选取1.2～1.3，i_maxi是线路末端最大负荷电流；

步骤3、启动保护流程，根据不同故障线路下i_pi、i_ni电流特性差异，判断故障类型；

步骤4、根据电容的放电电流二次斜率，判断出故障发生的线路位置；

步骤5、根据步骤4判定的故障发生的线路位置，如果故障发生在本级线路内，此时启动断路器加速动作，发送在非本级线路，断路器正常延时动作。

本方案的特点还在于：

进一步地，步骤1中保护装置位于每一级直流输电线路中，每一级电路上设置有两个断路器，每一级线路的保护装置分别配置在各级线路两侧断路器中延时较长的断路器侧。

进一步地，步骤3判断故障类型的具体方式为，当i_pi+i_ni＝0，故障类型为极间故障；当|i_pi|＞|i_ni|，故障类型为正极单极接地故障；当|i_ni|＞|i_pi|，故障类型为负极单极接地故障。

进一步地，步骤4采用的是直流侧电容电流的二阶导数用于准确判断故障的位置，相比一阶导数而言，二阶导数的可靠性更高，