CN108963991A - 一种直流电网单端电流保护方法和*** - Google Patents
一种直流电网单端电流保护方法和*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种直流电网单端电流保护方法，包括：开启直流电网中的继电保护装置；其中，直流电网采用环网结构；计算直流电网的电流增量整定值；测量直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；根据线路电流和电流参考值得到电流增量；当电流增量大于电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使直流断路器动作；当电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向直流断路器发送闭锁信号，以使直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证直流断路器在反方向故障时不误动。本发明实施例还提供一种直流电网单端电流保护***。采用本发明实施例，计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电力***直流输电领域，尤其涉及一种直流电网单端电流保护方法和***。
背景技术
基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电技术在大规模分布式能源并网、异步电网互联和城市直流输配电等领域应用前景广阔。目前国内投运的柔性直流输电工程以多端直流输电***为主，张北柔性直流示范工程在此基础上首次构建直流电网，形成了四端环网拓扑。随着直流电网控制保护等关键技术的突破，直流电网将成为未来电网发展的重要方向之一。
直流电网的直流故障电流上升速度快、幅值大，给直流***的保护技术提出了更高的要求。基于直流断路器的故障清除技术可迅速隔离故障，保证***非故障部分继续正常运行。直流电网中存在多个直流断路器，为满足快速性和选择性要求，保护***应当快速识别故障并向相关断路器发送跳闸信号，使得***停运范围最小。
目前的故障识别方案可分为基于通信的故障识别方案与无需通信的故障识别方案。对于无需通信的保护方案，大多是利用故障行波到达保护安装处瞬间引起电压突变、产生大量高频分量等故障特征来检测故障,但是随着行波的衰减，此类方法不具有后备保护能力。基于通信的保护方案，通过双端信息量实现故障识别，这就不可避免的带来通信延时，保护方案的可靠性依赖于通信***。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种直流电网单端电流保护方法和***，具有计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种直流电网单端电流保护方法，包括：
开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
计算所述直流电网的电流增量整定值；
测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
与现有技术相比，本发明公开的直流电网单端电流保护方法，首先，通过开启直流电网中的继电保护装置，计算所述直流电网的电流增量整定值；然后，测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值，根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；最后，当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，发送动作信号使所述直流断路器动作，当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，发送闭锁信号使直流断路器闭锁而不误动。解决了现有技术对于无需通信的保护方案，不具有后备保护能力的问题，同时还解决了基于通信的保护方案，通信延时的问题。计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
作为上述方案的改进，所述根据所述线路电流得到电流参考值，具体包括：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
作为上述方案的改进，所述根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量，具体包括：
计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
作为上述方案的改进，所述直流电网包括换流站、直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感和直流断路器。
作为上述方案的改进，所述线路电流为流过所述直流断路器的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种直流电网单端电流保护***，包括：
继电保护装置开启单元，用于开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
电流增量整定值计算单元，用于计算所述直流电网的电流增量整定值；
电流参考值获取单元，用于测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
电流增量计算单元，用于根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
动作依据判断单元，用于当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
闭锁依据判断单元，用于当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
与现有技术相比，本发明公开的直流电网单端电流保护***，首先，通过继电保护装置开启单元开启直流电网中的继电保护装置，电流增量整定值计算单元计算所述直流电网的电流增量整定值；然后，电流参考值获取单元测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值，电流增量计算单元根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；最后，当动作依据判断单元判定所述电流增量大于所述电流增量整定值时，发送动作信号使所述直流断路器动作，当闭锁依据判断单元判定所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，发送闭锁信号使直流断路器闭锁而不误动。解决了现有技术对于无需通信的保护方案，不具有后备保护能力的问题，同时还解决了基于通信的保护方案，通信延时的问题。计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
作为上述方案的改进，所述电流参考值获取单元具体用于：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
作为上述方案的改进，所述电流增量计算单元具体用于计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
作为上述方案的改进，所述直流电网包括换流站、直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感和直流断路器。
作为上述方案的改进，所述线路电流为流过所述直流断路器的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法的另一流程图；
图3是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法中直流电网的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法中四端直流电网拓扑示意图；
图5是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法中MMC4的等效放电电路图；
图6是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护***的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法的流程图；包括：
S1、开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
S2、计算所述直流电网的电流增量整定值；
S3、测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
S4、根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
S5、当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
S6、当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
优选的，上述过程还可以参考图2，图2是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法的另一流程图。
具体的，在步骤S1中，参见图3，图3是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法中直流电网的结构示意图；所述直流电网包括换流站MMC1、MMC2、MMC3…MMCn，共n个换流站；直流母线Bus1、Bus2、Bus3…Busn，共n条直流母线；直流线路Line1、Line2、Line3…Linen，共n条线路；母线限流电感Lbus1、Lbus2、Lbus3…Lbusn，共n个母线限流电感，线路限流电感L12、L23、L34…L(n-1)n、Ln1、L1n、Ln(n-1)…L43、L32、L21，共2n个线路限流电感；直流断路器CB12、CB23…CB(n-1)n、CBn 1、CB1n、CBn(n-1)…CB43、CB32、CB21，共2n个直流断路器。优选的，所述直流电网还包括交流电网和变压器。
其中，所述换流站通过母线限流电感与直流母线相连接，所述直流母线依次通过线路限流电感、直流断路器、直流线路、直流断路器、线路限流电感与直流母线相连。当所述直流电网是双极结构时，正、负极均对称配置所述直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感。
具体的，在步骤S2中，计算所述直流电网的电流增量整定值；所述电流增量整定值满足：
其中，Δism(m+1)和Δis(m+1)m为所述电流增量整定值(一共有2n个所述电流增量整定值)，m＝1，2，3…n，当m＝n时，规定此时的m+1为1；将公式(1)联立求解可得电流增量整定值Δism(m+1)和Δis(m+1)m满足：
其中，为线路电流im(m+1)在其下级直流断路器CB(m+1)(m+2)开断延时tCB内的增量；为线路电流i(m+1)m在其下级直流断路器CB(m)(m-1)开断延时tCB内的增量；其中，直流断路器的开断延时tCB是指从保护识别出故障到直流断路器主断断开使得故障电流开始下降的时间；分支系数λm(m+1)是CBm(m+1)的下级保护电流增量整定值与下级保护识别故障期间线路电流im(m+1)的增量的比值；分支系数λ(m+1)m是CB(m+1)m的下级保护电流增量整定值与下级保护识别故障期间线路电流i(m+1)m的增量的比值，所述故障识别期间是从故障发生时刻到保护识别出故障时刻。
优选的，所述线路电流线路电流im(m+1)是指流过直流断路器CBm(m+1)的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向，所述线路电流i(m+1)m是指流过直流断路器CB(m+1)m的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
具体的，在步骤S3中，测量所述直流电网中各端的线路电流im(m+1)、i(m+1)m，其中，所述直流电网一共有n个端，一端有一个换流站。
优选的，所述根据所述线路电流得到电流参考值，具体包括：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
优选的，所述第一预设时间为5ms；所述第二预设时间15ms；所述预设门槛值的选取要躲开故障线路切除后的几十毫秒内网络潮流重新分配时的电流平均变化率，本实施例中所述预设门槛值取0.08kA/ms。
优选的，所述滑动平均值满足：
其中，imav.m(m+1)、imav.(m+1)m为所述滑动平均值，q为滑动窗口包含的电流采样个数，im(m+1)(p)为线路电流im(m+1)的第p个采样值，i(m+1)m(p)为线路电流i(m+1)m的第p个采样值，采样频率为5kHz，滑动平均值的计算窗口包含25个采样值。
具体的，在步骤S4中，所述根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量，具体包括：计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
优选的，所述电流增量满足：
其中，Δim(m+1)、Δi(m+1)m为所述电流增量，im(m+1)、i(m+1)m为所述线路电流，im(m+1)0、i(m+1)m0为所述电流参考值。
具体的，在步骤S5～S6中，判断所述电流增量是否大于所述电流增量整定值；若是，则满足动作依据，向所述直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；若否，则判定不满足动作依据。
当判定不满足所述动作依据时，继续判定所述电流增量是否小于所述电流增量整定值的负值；若是，则判定满足闭锁依据，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动；若否，则判定不满足闭锁依据，此时，重新测量所述线路电路，即重新执行步骤S3～S6。优选的，所述预设闭锁时间为20ms。
进一步的，为简便计算所述电流增量整定值，本发明采用图4中的四端直流电网拓扑示意图来做具体说明；
所述四端直流电网包括换流站MMC1、MMC2、MMC3和MMC4，共4个换流站；直流母线Bus1、Bus2、Bus3和Bus4，共4条直流母线；直流线路Line1、Line2、Line3和Line4，共4条线路；母线限流电感Lbus1、Lbus2、Lbus3和Lbus4，共4个母线限流电感；线路限流电感L12、L23、L34、L41、L21、L32、L43和L14，共8个线路限流电感；直流断路器CB12、CB23、CB34、CB41、CB21、CB32、CB43、CB14，共8个直流断路器。优选的，所述直流电网还包括交流电网和变压器。
在PSCAD/EMTDC中搭建四端直流电网***,其中换流站采用伪双极接线，***主要参数见表1。对每个换流站而言，一旦换流站内任一桥臂电流超过4kA，该换流站立即闭锁。
表1直流环网***参数
具体的，计算所述四端直流电网的电流增量整定值Δisjk,jk＝12,21,23,32,34,43,41,14；所述电流增量整定值Δisjk满足：
将公式(1.1)联立求解可得电流增量整定值Δisjk满足：
其中，为线路电流ijk在其下级直流断路器开断延时内的增量；其中，CB12的下级断路器是CB23,CB23的下级断路器是CB34,CB34的下级断路器是CB41,CB41的下级断路器是CB12,CB14的下级断路器是CB43,CB43的下级断路器是CB32,CB32的下级断路器是CB21,CB21的下级断路器是CB14。分支系数λjk是CB jk的下级保护增量整定值与下级保护识别故障期间线路电流ijk的增量的比值,所述λ12是CB12的下级保护电流增量整定值Δis23与下级保护识别故障期间线路电流i12的增量的比值，以此类推。
由公式(2.1)可知，所述电流增量整定值主要与分支系数λjk有关。在***中，分支系数的取值随着故障条件和故障时间而不断变化。由式公式(2.1)可知分支系数的改变会造成各支路保护定值的变化，故障识别时间也会随之改变，这又反过来影响分支系数，因此分支系数与保护定值之间相互耦合，难以给出解析表达式。
为满足保护的选择性，本发明实施例采用一种简化的整定方法：在不考虑电流增量的情况下，采用最小分支系数λij；在不考虑分支系数情况下计算最大电流增量
以图4中Line1故障为例，由于Line4两端限流电抗、MMC4母线限流电抗、线路等效阻抗的存在，MMC1的放电电流必然大于MMC4的放电电流。而i12等于i41与MMC1放电电流之和，因此λ41＞2。对于上、下级换流站参数相差不大的***，均有λjk＞2。兼顾保护的选择性与灵敏性，可利用仿真获得各分支系数的最小值并乘以可靠性系数后用于整定计算。
的最大值为其下级线路首端金属性故障时，在下级直流断路器的开断延时内ijk的增量。以为例，其最大值为Line1首端金属性故障时，在CB12开断延时内i41的增量。MMC1电容电压为忽略Line4的影响，母线电压Ubus1在CB12主断断开时的取值满足：
其中，Leq为换流站等效电感。
具体的，忽略CB41上级线路与换流站的影响，i41是MMC4经过Line4对Bus1处时变电压源的放电电流，换流站MMC4的等效放电电路如图5所示，图中Leq为换流站MMC4的等效电感，Req为换流站MMC4等效电阻，Ceq为换流站MMC4等效电容，Lteq为Line4等效电感，Rteq为Line4等效电阻。在CB12的开断延时时间内，Ubus1从某一值逐渐下降至考虑一定裕度，认为为开断延时时间内换流站MMC4对Bus1处电压为的电压源放电的电流增量。其中，的简化公式满足：
其中，tcb为开断延时时间，Ls为放电电路中的等效电感，ωs为放电电路的等效谐振频率，Rs为放电电路的等效电阻，Udc为额定直流电压。
同理，参照公式(6)可写出的计算式。结合公式(2.1)、公式(6)，即可计算所述电流增量整定值Δisjk。
根据仿真所得各分支系数最小值，考虑一定的裕度，各分支系数取值如表2所示。
表2分支系数取值
| λ12 | λ21 | λ23 | λ32 | λ34 | λ43 | λ41 | λ14 |
| 3.2 | 3.1 | 2.6 | 2.6 | 3.3 | 2.9 | 2.6 | 2.8 |
结合表1中***参数，本发明实施例中，所述直流断路器在主断断开时换流站电容电压取为0.8Udc＝512kV，结合公式(2.1)、公式(6)，所述电流增量整定值计算结果如表3所示。
表3电流增量整定值计算结果
| 断路器 | CB12 | CB21 | CB23 | CB32 | CB34 | CB43 | CB41 | CB14 |
| Δisjk/kA | 1.60 | 1.61 | 1.94 | 1.91 | 1.70 | 1.79 | 1.92 | 1.93 |
进一步的，为了充分验证保护策略的有效性，对图4中直流线路进行逐条故障扫描，仿真结果见表4，表中“-”表示直流断路器未动作或换流站未闭锁。
表4不同故障位置保护动作情况
由表4可知，线路任意位置发生双极故障，故障线路保护可正确识别故障，非故障线路保护可靠不动作，所有换流站均不闭锁，直流断路器所需开断的故障电流不超过8kA。直流故障越严重，故障电流上升速度越快，保护识别故障时间也越短；随着过渡电阻、故障距离的增大，故障严重程度下降，保护识别故障时间也有所增大。因此，本发明实施例提供的直流电网单端电流保护具有反时限动作特性。
具体实施时，首先，通过开启直流电网中的继电保护装置，计算所述直流电网的电流增量整定值；然后，测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值，根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；最后，当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，发送动作信号使所述直流断路器动作，当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，发送闭锁信号使直流断路器闭锁而不误动。
与现有技术相比，本发明公开的直流电网单端电流保护方法，解决了现有技术对于无需通信的保护方案，不具有后备保护能力的问题，同时还解决了基于通信的保护方案，通信延时的问题。计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
实施例二
参见图6，图6是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护的结构框图。包括：
继电保护装置开启单元1，用于开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
电流增量整定值计算单元2，用于计算所述直流电网的电流增量整定值；
电流参考值获取单元3，用于测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
电流增量计算单元4，用于根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
动作依据判断单元5，用于当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
闭锁依据判断单元6，用于当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
具体的，参见图3，图3是本发明实施例提供的一种直流电网单端电流保护方法中直流电网的结构示意图；所述直流电网包括换流站MMC1、MMC2、MMC3…MMCn，共n个换流站；直流母线Bus1、Bus2、Bus3…Busn，共n条直流母线；直流线路Line1、Line2、Line3…Linen，共n条线路；母线限流电感Lbus1、Lbus2、Lbus3…Lbusn，共n个母线限流电感，线路限流电感L12、L23、L34…L(n-1)n、Ln1、L1n、Ln(n-1)…L43、L32、L21，共2n个线路限流电感；直流断路器CB12、CB23…CB(n-1)n、CBn 1、CB1n、CBn(n-1)…CB43、CB32、CB21，共2n个直流断路器。优选的，所述直流电网还包括交流电网和变压器。
其中，所述换流站通过母线限流电感与直流母线相连接，所述直流母线依次通过线路限流电感、直流断路器、直流线路、直流断路器、线路限流电感与直流母线相连。当所述直流电网是双极结构时，正、负极均对称配置所述直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感。
具体的，所述电流增量整定值计算单元2计算所述直流电网的电流增量整定值；所述电流增量整定值满足：
其中，Δism(m+1)和Δis(m+1)m为所述电流增量整定值(一共有2n个所述电流增量整定值)，m＝1，2，3…n，当m＝n时，规定此时的m+1为1；将公式(1)联立求解可得电流增量整定值Δism(m+1)和Δis(m+1)m满足：
其中，为线路电流im(m+1)在其下级直流断路器CB(m+1)(m+2)开断延时tCB内的增量；为线路电流i(m+1)m在其下级直流断路器CB(m)(m-1)开断延时tCB内的增量；其中，直流断路器的开断延时tCB是指从保护识别出故障到直流断路器主断断开使得故障电流开始下降的时间；分支系数λm(m+1)是CBm(m+1)的下级保护增量整定值与下级保护识别故障期间线路电流im(m+1)的增量的比值；分支系数λ(m+1)m是CB(m+1)m的下级保护增量整定值与下级保护识别故障期间线路电流i(m+1)m的增量的比值，所述故障识别期间是从故障发生时刻到保护识别出故障时刻。
优选的，所述线路电流线路电流im(m+1)是指流过直流断路器CBm(m+1)的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向，所述线路电流i(m+1)m是指流过直流断路器CB(m+1)m的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
具体的，所述电流参考值获取单元3测量所述直流电网中各端的线路电流im(m+1)、i(m+1)m，其中，所述直流电网一共有n个端，一端有一个换流站。
优选的，所述根据所述线路电流得到电流参考值，具体包括：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
优选的，所述第一预设时间为5ms；所述第二预设时间15ms；所述预设门槛值的选取要躲开故障线路切除后的几十毫秒内网络潮流重新分配时的电流平均变化率，本实施例中所述预设门槛值取0.08kA/ms。
优选的，所述滑动平均值满足：
其中，imav.m(m+1)、imav.(m+1)m为所述滑动平均值，q为滑动窗口包含的电流采样个数，im(m+1)(p)为线路电流im(m+1)的第p个采样值，i(m+1)m(p)为线路电流i(m+1)m的第p个采样值，采样频率为5kHz，滑动平均值的计算窗口包含25个采样值。
具体的，所述根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量，具体包括：所述电流增量计算单元4计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
优选的，所述电流增量满足：
其中，Δim(m+1)、Δi(m+1)m为所述电流增量，im(m+1)、i(m+1)m为所述线路电流，im(m+1)0、i(m+1)m0为所述电流参考值。
具体的，所述动作依据判断单元5判断所述电流增量是否大于所述电流增量整定值；若是，则满足动作依据，向所述直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；若否，则判定不满足动作依据。
当判定不满足所述动作依据时，所述闭锁依据判断单元6继续判定所述电流增量是否小于所述电流增量整定值的负值；若是，则判定满足闭锁依据，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动；若否，则判定不满足闭锁依据，此时，重新测量所述线路电路。优选的，所述预设闭锁时间为20ms。
进一步的，为简便计算所述电流增量整定值，本发明采用图4中的四端直流电网拓扑示意图来做具体说明；具体计算所述电流增量整定值的过程参考上述是实施例一所述的过程，在此不再赘述。
具体实施时，首先，通过继电保护装置开启单元1开启直流电网中的继电保护装置，电流增量整定值计算单元2计算所述直流电网的电流增量整定值；然后，电流参考值获取单元3测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值，电流增量计算单元4根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；最后，当动作依据判断单元5判定所述电流增量大于所述电流增量整定值时，发送动作信号使所述直流断路器动作，当闭锁依据判断单元6判定所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，发送闭锁信号使直流断路器闭锁。
与现有技术相比，本发明公开的直流电网单端电流保护***，解决了现有技术对于无需通信的保护方案，不具有后备保护能力的问题，同时还解决了基于通信的保护方案，通信延时的问题。计算简单，无需通信，可作为直流电网的快速后备保护，具有一定的工程应用价值。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种直流电网单端电流保护方法，其特征在于，包括：
开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
计算所述直流电网的电流增量整定值；
测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
2.如权利要求1所述的直流电网单端电流保护方法，其特征在于，所述根据所述线路电流得到电流参考值，具体包括：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
3.如权利要求1所述的直流电网单端电流保护方法，其特征在于，所述根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量，具体包括：
计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
4.如权利要求1所述的直流电网单端电流保护方法，其特征在于，所述直流电网包括换流站、直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感和直流断路器。
5.如权利要求1所述的直流电网单端电流保护方法，其特征在于，所述线路电流为流过所述直流断路器的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
6.一种直流电网单端电流保护***，其特征在于，包括：
继电保护装置开启单元，用于开启直流电网中的继电保护装置；其中，所述直流电网采用环网结构；
电流增量整定值计算单元，用于计算所述直流电网的电流增量整定值；
电流参考值获取单元，用于测量所述直流电网的线路电流，根据所述线路电流得到电流参考值；
电流增量计算单元，用于根据所述线路电流和所述电流参考值得到电流增量；
动作依据判断单元，用于当所述电流增量大于所述电流增量整定值时，向直流断路器发送动作信号，以使所述直流断路器动作；
闭锁依据判断单元，用于当所述电流增量小于所述电流增量整定值的负值时，向所述直流断路器发送闭锁信号，以使所述直流断路器在预设闭锁时间内闭锁，保证所述直流断路器在反方向故障时不误动。
7.如权利要求6所述的直流电网单端电流保护***，其特征在于，所述电流参考值获取单元具体用于：
当线路电流在第一预设时间内的平均变化率的绝对值小于预设门槛值时，取所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值；
当线路电流在任一时刻的平均变化率的绝对值大于预设门槛值时，取该时刻下的所述线路电流的滑动平均值为所述电流参考值，并在第二预设时间内保持所述电流参考值不变。
8.如权利要求6所述的直流电网单端电流保护***，其特征在于，所述电流增量计算单元具体用于计算所述线路电流和所述电流参考值之间的电流差值，所述电流差值为所述电流增量。
9.如权利要求6所述的直流电网单端电流保护***，其特征在于，所述直流电网包括换流站、直流母线、直流线路、母线限流电感、线路限流电感和直流断路器。
10.如权利要求6所述的直流电网单端电流保护***，其特征在于，所述线路电流为流过所述直流断路器的电流，以从直流母线流向直流线路为正方向。
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| CN106711967A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-24 | 中国电力科学研究院 | 一种用于柔性直流电网故障的快速恢复方法及*** |
| CN105375451B (zh) * | 2015-12-21 | 2017-11-28 | 上海交通大学 | 基于电流波形识别的mmc‑hvdc直流线路单极接地故障保护方法 |
| CN107863762A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-03-30 | 天津大学 | 一种直流电网接地故障超高速单端量保护方法 |
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| CN112540292B (zh) * | 2020-10-26 | 2023-06-27 | 国网宁夏电力有限公司检修公司 | 一种断路器动作次数计数装置及方法 |
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