柔性直流输配电系统故障判别方法、差动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输配电系统故障判别方法、差动保护方法及装置，其中故障判别方法包括：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。本发明专利技术无需经过傅里叶变换提取基波有效值，因此具有更快的故障检测速度，为提供较早的保护出口时间提供了可能，更适应于故障电流发展速度快的柔性直流输配电系统。

【技术实现步骤摘要】
柔性直流输配电系统故障判别方法、差动保护方法及装置
本专利技术涉及柔性直流输配电系统故障判别方法、差动保护方法及装置，属于电力电子技术与直流输配电

技术介绍
采用模块化多电平换流器的柔性直流输电或配电系统，具有不存在换相失败的问题、不需要交直流滤波器、有功无功独立控制等优点。另外，高压大容量直流断路器技术日益成熟，柔性直流输配电具有广阔的发展前景。然而模块化多电平换流器包含大量的电容器，交直流侧发生故障，都会快速产生很大的故障电流，广泛应用于交直流系统的传统差动保护方法的故障检测时间相对较长，保护出口的时间也相对较迟。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流输配电系统故障判别方法、差动保护方法及装置，用于解决传统差动保护的故障检测速度和保护出口时间相对较慢的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种柔性直流输配电系统故障判别方法，步骤如下：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。进一步的，若要求保护的设备为交流连接线，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ITV(k)为第k个采样点的变压器阀侧电流，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。进一步的，若要求保护的设备为桥臂电抗器，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Ibp(k)为第k个采样点的上桥臂电流，Ibn(k)为第k个采样点的下桥臂电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。进一步的，若要求保护的设备为换流阀，条件1)和条件2)的表达式为：其中，当为上桥臂换流阀，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的上桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的正极电流；当为下桥臂换流阀，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的下桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的负极电流；Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。本专利技术还提供了一种柔性直流输配电系统故障判别装置，包括故障判别处理器，所述故障判别处理器用于处理指令以实现如下方法：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。进一步的，若要求保护的设备为交流连接线，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ITV(k)为第k个采样点的变压器阀侧电流，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。进一步的，若要求保护的设备为桥臂电抗器，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Ibp(k)为第k个采样点的上桥臂电流，Ibn(k)为第k个采样点的下桥臂电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。进一步的，若要求保护的设备为换流阀，条件1)和条件2)的表达式为：其中，当为上桥臂换流阀时，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的上桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的正极电流；当为下桥臂换流阀时，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的下桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的负极电流；Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。本专利技术还提供了一种柔性直流输配电系统差动保护方法，步骤如下：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，差动保护动作；所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。本专利技术还提供了一种柔性直流输配电系统差动保护装置，包括差动保护处理器，所述差动保护处理器用于处理指令以实现如下方法：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，差动保护动作；所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。本专利技术的有益效果是：计算连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和，若该值大于第一电流设定阈值，则表明要求保护的设备可能存在故障；如果连续第二设定值个采样时刻的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值，则说明不是扰动，要求保护的设备发生故障；由于本专利技术无需经过傅里叶变换求幅值或有效值的计算，直接采用采样电流进行计算，具有更快的故障检测速度，为提供较早的保护出口时间提供了可能，更适应于故障电流发展速度快的柔性直流输配电系统。附图说明图1是本专利技术提供的柔性直流输配电系统的换流器单线图；图2是本专利技术柔性直流输配电系统差动保护方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。图1是本专利技术提供的柔性直流换流器单线图简图，柔性直流换流器的交流连接线保护、桥臂电抗器保护和换流阀保护所需的电流测点布置如图1中所示。针对交流连接线保护、桥臂电抗器保护和换流阀保护，本专利技术的柔性直流输配电系统差动保护方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：(1)根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样。(2)若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：条件1：连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；条件2：连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。(3)若判定要求保护的设备发生故障，差动保护动作。下面分别以交流连接线保护、桥臂电抗器保护和换流阀保护为例，对上述的柔性直流输配电系统差动保护方法进行介绍。一、交流连接线差动保护交流连接线差动保护的保护范围为变压器阀侧电流互感器TTV与换流器交流出口电流互感器TCV之间的区域。保护装置采样交流连接线两端的电流，即采集变压器阀侧电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输配电系统故障判别方法，其特征在于，步骤如下：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输配电系统故障判别方法，其特征在于，步骤如下：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。2.根据权利要求1所述的柔性直流输配电系统故障判别方法，其特征在于，若要求保护的设备为交流连接线，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ITV(k)为第k个采样点的变压器阀侧电流，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。3.根据权利要求1所述的柔性直流输配电系统故障判别方法，其特征在于，若要求保护的设备为桥臂电抗器，条件1)和条件2)的表达式为：其中，ICV(k)为第k个采样点的换流器交流出口电流，Ibp(k)为第k个采样点的上桥臂电流，Ibn(k)为第k个采样点的下桥臂电流，Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。4.根据权利要求1所述的柔性直流输配电系统故障判别方法，其特征在于，若要求保护的设备为换流阀，条件1)和条件2)的表达式为：其中，当为上桥臂换流阀，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的上桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的正极电流；当为下桥臂换流阀，Ibpa(k)、Ibpb(k)、Ibpc(k)分别为第k个采样点的下桥臂a、b、c相电流，Idp(k)为第k个采样点的负极电流；Δt为保护装置的程序执行周期，Δ1为第一电流设定阈值，Δ2为第二电流设定阈值，N1和N2均为正整数。5.一种柔性直流输配电系统故障判别装置，其特征在于，包括故障判别处理器，所述故障判别处理器用于处理指令以实现如下方法：根据柔性直流输配电系统中要求保护的设备的类型，进行相应的电流采样；若下面的条件均满足，则判定要求保护的设备发生故障，所述条件为：1)连续第一设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值与保护装置程序执行周期的乘积之和大于第一电流设定阈值；2)连续第二设定值个采样点的各采样电流的差流的绝对值均大于第二电流设定阈值。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭忠，张爱玲，赵静，李泰，荆雪记，周金萍，苏进国，胡永昌，李艳梅，张艳浩，罗磊，范雪峰，肖龙，杜少林，申帅华，吴战锋，邵瑞博，杨超，鲁庆华，霍城辉，孙攀磊，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41