[发明专利]一种在直流电网中死区故障的保护方法及系统

说明书

本发明涉及一种在直流电网中死区故障的保护方法及系统，其方法包括，当直流电网中的本地主保护判定线路发生模糊区故障时，则使本地直流断路器中的电流由主支路转移到转移支路；基于线模行波构建时间差判据和过零点判据；将时间差判据和过零点判据进行逻辑或运算，根据逻辑或运算的结果判断模糊区故障发生的具体位置；若模糊区故障发生在区内远端时，则向本地直流断路器发出跳令；若模糊区故障发生在区外近端时，则使本地直流断路器中的电流由转移支路转移到主支路。本发明所提判据整定简单，不依赖通信，对于已经投运的线路只需加入本发明中方法就可进一步改进保护性能，而不必改变原主保护设置，具有较强的应用价值。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电系统的输电线路的故障判别领域，具体涉及一种在直流电网中死区故障的保护方法。

背景技术

基于柔性直流技术的多端直流电网兼具直流输电及多端系统的优势，顺应了“以清洁能源为主导、以特高压电网为骨干网架、各国各洲广泛互联”的时代需求，是解决大容量送电、大规模新能源集中外送及大系统互联问题的重要途径。然而，目前面向多端直流电网的保护原理尚不成熟：一方面，考虑到直流电网中故障发生时，电流上升速度较快，保护要求在毫秒级时间尺度内完成故障的检测，典型时间为3ms；另一方面，现有对柔性直流系统的线路保护原理在平衡可靠性、灵敏性与速动性指标方面，尚存一些有待解决的问题。

现阶段，柔性直流线路的保护原理分为两类：单端量保护原理、双端量保护原理。双端量保护能够覆盖线路全长，但考虑到通信容量、区外故障虚假差流及光纤通道传播延时等问题，若非线路很短，一般仅作为后备保护使用。目前已经有专家学者尝试利用贝瑞龙模型分布参数模型补偿电容电流、解决波过程伴随的电容充放电所催生出的长延时问题。但考虑到可靠性问题，目前的工程化保护原理均倾向于利用单端量构造就地化保护原理。单端量保护原理即就地化保护原理，仅依靠单端量就可以完成对输电线路的故障判别，是一项极具前景的技术。基于目前常规高压直流输电的行波保护、微分欠压保护等主保护机理，衍生出了一系列边界保护。

例如：利用电抗器边界对高频分量的阻滞作用，通过小波变换对故障电流高频暂态能量的差异判断出区外、区内故障，进而通过电抗器两端的电压极性区分故障区域；针对两端装有电感的线路，提出了基于附加电感电压初始值在区内、区外的差异的保护判据，使得保护整定不依赖仿真且有较高的可靠性；针对接地故障中同时出现的线模行波和零模行波传播速度的不同，提出了根据行波到达时间的不同而使边界主动收缩的保护方法。上述研究极大地推动了直流电网技术的发展，但是边界保护仍然有两个问题：1)在不同的故障位置时，抗过渡电阻能力不同。2)为保证保护的选择性，会牺牲对线路一定范围的保护能力。

对于直流电抗器装设于换流站出口、线路之间无明显边界的“网孔结构”工程而言，保护区内外故障高频分量差异性将大大降低，为保证区外故障可靠不误动，必须大幅提高整定门槛，牺牲区内高阻故障的识别能力以保障选择性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在直流电网中死区故障的保护方法，能够不依赖通信的线路完成对区内远端故障和区外故障的区分，通过与主保护原理的配合可以完成对整条线路故障的快速识别保护。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在直流电网中死区故障的保护方法，包括以下步骤，

当直流电网中的本地主保护判定线路发生模糊区故障时，则控制本地直流断路器动作，使所述本地直流断路器中的电流由主支路转移到转移支路；

获取线路中的线模行波，基于所述线模行波构建时间差判据和过零点判据；

将所述时间差判据和所述过零点判据进行逻辑或运算，根据逻辑或运算的结果判断所述模糊区故障发生的具体位置；

若所述模糊区故障发生在区内远端时，则向所述本地直流断路器发出跳令，使所述本地直流断路器断开；若所述模糊区故障发生在区外近端时，则控制所述本地直流断路器动作，使所述本地直流断路器中的电流由转移支路转移到主支路。