[发明专利]一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法

权利要求书

1.一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)首先对双端直流配电网的直流线路进行区域划分，每个区域线路两端均配备直流断路器、传感器以及通讯装置；

(2)以直流侧电压和电流作为保护启动的特征量，利用低压过流作为保护方案的启动判据，形成保护启动部分，保护判据成立并发出故障信号；

(3)保护启动后，采集每段直流线路两端的故障电流，数据窗长为t₁，根据电流微分值形成电流微分状态字，并与相邻的通信装置交换信息，利用故障电流状态字的分布情况进行区域故障定位；

(4)根据故障选极判据进行故障类型的判定，最后利用故障区域定位信息断开相应的直流断路器，实现故障的快速切除。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，步骤(1)中，所述区域划分规则为以中压直流母线为分界线将直流线路划分成多个区域，电流方向定义为正极线路电流以换流站1流向换流站2为正方向，负极线路电流正方向与正极线路相反。

3.根据权利要求1所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，步骤(2)中，所述保护启动判据为：

其中，U_pos、U_neg分别为换流站1或换流站2中换流器直流出口侧正负极母线对地电压；I_dcp、I_dcn分别为换流站1或换流站2中换流器直流出口侧正负极电流；U_set、I_set分别为直流电压、电流保护门槛值；U_dcbase、I_dcbase代表系统正常运行的直流电压、电流稳态值；k_U、k_I分别为直流电压、电流阈值的比值系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，步骤(3)中，电流微分状态字定义为：

其中，i_dc为直流线路电流；di_dc为直流线路电流微分值；sgn(i_dc)为直流线路电流微分状态字；di_set1、di_set2分别为电流微分状态字判据正负门槛值，di_min为线路末端发生单极接地故障时电流微分在5t₁内的最小值；k1和k2为整定系数。

5.根据权利要求4所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，由于电容放电阶段电流曲线为凸函数，在5t₁内故障电流还处于上升阶段，此时所以电流微分状态字定义中di_min的表达式为：

其中，U_C(0)与I_L(0)分别为故障时刻桥臂电容电压和直流电流；τ＝2L/R；β＝arctan(ωτ)；R、L和C_eq分别为短路回路等效电阻、电感和电容。

6.根据权利要求1所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，步骤(3)中区域故障定位判据为：

其中，i₁、i₂分别为每段直流线路左右两侧电流；sgn(i₁)、sgn(i₂)分别为每段直流线路左右两侧电流微分状态字。

7.根据权利要求1所述的一种基于电流微分状态量的双端直流配电网分布式区域保护方法，其特征在于，步骤(4)中故障选极判据为：

其中，i_p1、i_p2、i_n1、i_n2分别为正负极线路相邻传感器检测到的故障电流。