柔性直流电网系统直流短路故障保护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法及装置，将直流线路一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二保护区域，其中，近端线路的电抗器与直流断路器之间区域为第一保护区域，直流断路器与换流器之间为第二保护区域，并对第一、第二保护区域内的短路故障进行相应的保护。该方法能有效识别第一、第二保护区域的短路故障保护，当任一保护区域发生短路故障，都不会影响另一保护区域的正常运行，保证了无故障线路不被错切的问题，实现直流线路上短路故障准确和快速隔离。

DC short-circuit fault protection method and device for flexible direct current grid system

The present invention relates to a flexible DC DC power system short-circuit fault protection method and device, DC line side converter and proximal line reactor between the first and the second part is divided into protected areas, the area between the reactor and DC circuit breaker proximal line as the first protected areas, second protected areas between DC the circuit breaker and the converter, and the fault of the first and second in the protected area of the corresponding protection. This method can effectively identify the first and second protection circuit breakdown protection area, when the short-circuit fault of any protected area, will not affect the normal operation of a protected area, ensuring no fault lines will not be the wrong cut problem, realize the DC line fault quickly and accurately isolate.

【技术实现步骤摘要】
柔性直流电网系统直流短路故障保护方法及装置
本专利技术属于柔性直流输电系统继电保护
，具体涉及柔性直流电网系统直流短路故障保护方法及装置。
技术介绍
目前，采用模块化多电平换流器(MMC)的高压柔性直流输电是解决大规模新能源集中外送的重要途径。以我国的张北地区为例，要将张北和康保地区的风电通过柔性直流输电集中外送至北京和冀北的丰宁，需要建设四端柔性直流输电网。采用柔性直流电网进行远距离输电时，考虑到经济性，换流站之间不宜采用直流电缆，而应采用直流架空线路，但直流架空线路的应用增大了直流侧发生短路故障的概率。现有的柔性直流输电线路保护主要针对双端或多端系统，目前还没有可行的区别方法，将直流线路上断路器与电抗器之间的短路故障保护、和断路器与换流器之间的短路故障保护区别开来，现有技术中，当换流器和电抗器之间的线路上(包括断路器与电抗器之间、和断路器与换流器之间的线路)任意一处发生短路故障时，都会启动相应的保护动作，例如，如图2所示的直流线路上b点发生短路故障时，现有的保护不仅断开上述直流线路上的断路器，如断路器①，还会断开与换流器MMC相连的其他线路上的断路器，如断路器②，而实际上当b点发生短路故障时只需断开b点所在直流线路上的断路器，即隔离b点所在的直流线路，其他线路可继续正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法及装置，用于解决现有技术中换流器和电抗器之间的短路故障保护切断无故障线路的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，对于一条直流线路，将其一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二两个保护区域，第一保护区域包括近端线路的电抗器与直流断路器之间的区域，第二保护区域包括直流断路器与换流器之间的区域；对于第一保护区域，以直流断路器电流和近端线路电抗器电流作为差动输入，执行差动保护，若第一保护区域内发生短路故障，则至少发出对应线路近端直流断路器跳闸指令；对于第二保护区域，以换流阀出口直流母线电流、与换流器相连的所有线路的近端直流断路器电流为差动输入，执行差动保护，若第二保护区域内故障，则至少发出与换流器相连的所有线路近端断路器的跳闸指令。进一步，所述第一保护区域、第二保护区域的差动保护是以差动电流变化率为判据的差动保护。进一步，所述第一、第二保护区域内发生短路故障时，还向所述直流线路上对应的远端直流断路器发出跳闸指令。进一步，对于所述一条直流线路，还包括近端线路电抗器与远端线路电抗器之间的第三保护区域，对于第三保护区域，执行行波保护和电压突变量保护，若区域内发生短路故障，则发出对应线路两端直流断路器跳闸指令。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种柔性直流电网系统直流短路故障保护装置，包括以下单元：用于对一条直流线路，将其一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二两个保护区域，第一保护区域包括近端线路的电抗器与直流断路器之间的区域，第二保护区域包括直流断路器与换流器之间的区域的单元；用于对第一保护区域，以直流断路器电流和近端线路电抗器电流作为差动输入，执行差动保护，若第一保护区域内发生短路故障，则至少发出对应线路近端直流断路器跳闸指令的单元；用于对第二保护区域，以换流阀出口直流母线电流、与换流器相连的所有线路的近端直流断路器电流为差动输入，执行差动保护，若第二保护区域内故障，则至少发出与换流器相连的所有线路近端断路器的跳闸指令的单元。进一步，所述第一保护区域、第二保护区域的差动保护是以差动电流变化率为判据的差动保护。进一步，所述第一、第二保护区域内发生短路故障时，还包括用于向所述直流线路上对应的远端直流断路器发出跳闸指令的单元。进一步，对所述一条直流线路，还包括用于将近端线路电抗器与远端线路电抗器之间的部位定义为第三保护区域，对于第三保护区域，执行行波保护和电压突变量保护，若区域内发生短路故障，则发出对应线路两端直流断路器跳闸指令的单元。本专利技术的有益效果是：将直流线路一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二保护区域，其中，近端线路的电抗器与直流断路器之间区域为第一保护区域，直流断路器与换流器之间为第二保护区域，并对第一、第二保护区域内的短路故障进行相应的保护。该方法能有效识别直流线路上断路器与电抗器之间(第一保护区域)的短路故障保护，以及断路器与换流器之间(第二保护区域)的短路故障保护，当任一保护区域发生短路故障，都不会影响另一保护区域的正常运行，保证了无故障线路不被错切的问题，实现直流线路上短路故障准确和快速隔离。附图说明图1是本专利技术柔性直流电网系统直流短路故障保护配置方案示意图；图2是换流器直流侧短路故障分区示意图；图3是第一保护区域的短路故障隔离示意图；图4是第二保护区域的短路故障隔离示意图；图5是第三保护区域的短路故障隔离示意图；图6是保护动作逻辑示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法的实施例：对于一条直流线路，将其一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二两个保护区域，第一保护区域包括近端线路的电抗器与直流断路器之间的区域，第二保护区域包括直流断路器与换流器之间的区域；将近端线路电抗器与远端线路电抗器之间的部位定义为第三保护区域。对于第一保护区域，以直流断路器电流和近端线路电抗器电流作为差动输入，执行差动保护，若第一保护区域内发生短路故障，则至少发出对应线路近端直流断路器跳闸指令。对于第二保护区域，以换流阀出口直流母线电流、与换流器相连的所有线路的近端直流断路器电流为差动输入，执行差动保护，若第二保护区域内故障，则至少发出与换流器相连的所有线路近端断路器的跳闸指令。对于第三保护区域，执行行波保护和电压突变量保护，若区域内发生短路故障，则发出对应线路两端直流断路器跳闸指令。具体的，如图2所示的换流器，采用MMC拓扑结构，以直流断路器①所在的第一直流线路为例，将第一直流线路的近端线路上的电抗器与直流断路器①设为第一保护区域，将直流断路器①与换流器MMC之间的区域设为第二保护区域，将第一直流线路的近端线路上的电抗器与远端线路上的电抗器之间设为第三保护区域。采集第一保护区域两侧进出线的电流i2、i3，执行差动保护：当i2、i3的差动电流变化率的绝对值超过第一整定值时，判定第一保护区域发生短路故障(例如b点发生短路)，判定公式如下：式中，dibset为第一整定值，识别第一保护区域发生短路故障后，触发第一直流线路近端线路上的直流断路器①，以及远端线路上的直流断路器，如图3所示，实现该短路故障快速隔离。采集第一保护区域两侧进出线的电流i2、i3的同时，还需采集第二保护区域中换流器MMC出线侧电流i1，以及与换流器MMC相连的另一线路上直流断路器②进线端的电流i4，执行差动保护：当i1、i2、i4的差动电流变化率的绝对值超过第二整定值时，判定第二保护区域发生短路故障(例如a点发生短路)，判定公式如下：式中，diaset为第二整定值，识别第二保护区域发生短路故障后，触发第一直流线路近端线路上的直流断路器①、另一线路近端线路上的直流断路器②，以及第一直流线路和另一线路的远端线路上的直流断路器，如图4所示，实现快速隔离该短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，其特征在于，对于一条直流线路，将其一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二两个保护区域，第一保护区域包括近端线路的电抗器与直流断路器之间的区域，第二保护区域包括直流断路器与换流器之间的区域；对于第一保护区域，以直流断路器电流和近端线路电抗器电流作为差动输入，执行差动保护，若第一保护区域内发生短路故障，则至少发出对应线路近端直流断路器跳闸指令；对于第二保护区域，以换流阀出口直流母线电流、与换流器相连的所有线路的近端直流断路器电流为差动输入，执行差动保护，若第二保护区域内故障，则至少发出与换流器相连的所有线路近端断路器的跳闸指令。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，其特征在于，对于一条直流线路，将其一侧换流器与近端线路电抗器之间的部分分为第一、第二两个保护区域，第一保护区域包括近端线路的电抗器与直流断路器之间的区域，第二保护区域包括直流断路器与换流器之间的区域；对于第一保护区域，以直流断路器电流和近端线路电抗器电流作为差动输入，执行差动保护，若第一保护区域内发生短路故障，则至少发出对应线路近端直流断路器跳闸指令；对于第二保护区域，以换流阀出口直流母线电流、与换流器相连的所有线路的近端直流断路器电流为差动输入，执行差动保护，若第二保护区域内故障，则至少发出与换流器相连的所有线路近端断路器的跳闸指令。2.根据权利要求1所述的柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，其特征在于，所述第一保护区域、第二保护区域的差动保护是以差动电流变化率为判据的差动保护。3.根据权利要求1所述的柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，其特征在于，所述第一、第二保护区域内发生短路故障时，还向所述直流线路上对应的远端直流断路器发出跳闸指令。4.根据权利要求1所述的柔性直流电网系统直流短路故障保护方法，其特征在于，对于所述一条直流线路，还包括近端线路电抗器与远端线路电抗器之间的第三保护区域，对于第三保护区域，执行行波保护和电压突变量保护，若区域内发生短路故障，则发出对应线路两端直流断路器跳闸指令。5.一种柔性直流电网系统直流短路故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金龙，行登江，王先为，刘欣和，张军，张浩，范彩云，陈北海，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41