一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法及系统技术方案

一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法及系统，包括：根据采集的电流数据判断故障是否发生；当故障发生时，根据所述电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，同时闭锁不动作的过电流保护段；当故障清除后，解锁所有闭锁的过电流保护段。本发明专利技术的技术方法具有选择性强，且动作速度快的优点，能够满足未来多端柔性直流电网建设的需求。

A stage overcurrent protection method and system for multi terminal flexible DC system

A multi end flexible DC system phase overcurrent protection method and system, including: judging whether the fault occurs according to the collected current data; when the fault occurs, the overcurrent protection section of the overcurrent protection section is determined according to the current data and the preset overcurrent protection setting. Guard section; when the fault is cleared, unlock all over-current protection segments. The technical method of the invention has the advantages of strong selectivity and fast action speed, and can meet the needs of future multi terminal flexible DC power grid construction.

【技术实现步骤摘要】
一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法及系统
本专利技术属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法及系统。
技术介绍
近年来，随着分布式电源的飞速发展，储能技术的不断完善，电动汽车等直流负荷的不断增加，以及电力电子技术的飞跃式发展，柔性直流输、配电技术已经成为了国内外研究和应用的热点。尤其是多端柔性直流系统，由于其在传输容量、线损、可靠性以及有功和无功的独立灵活控制等方面所具有的巨大优势，正成为未来电网发展的主流趋势。然而，柔性直流电网的发展尚面临着几大难点，其中直流故障的快速有效识别和隔离是最为关键的技术难点之一。与传统的交流系统或常规的直流系统相比，柔性直流系统具有“低阻尼”特性，直流故障发生后，故障电流非常大，故障发展过程极快，通常在几个ms内就能危及整个电网的安全。尤其在多端柔性直流电网中，多个换流站故障电流的叠加使得线路的过流危害更加突出。因此，快速且有选择性的切除故障线路，保证柔性直流电网的安全可靠运行是柔性直流电网建设的关键技术。目前，已建成投运的柔性直流工程大多采用交流侧断路器来切除直流侧故障，该方法虽然简单，可靠，不需要利用直流断路器，投资成本低，但是缺乏选择性，且动作速度慢，不能满足未来多端柔性直流电网建设需求。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在缺乏选择性，且动作速度慢，不能满足未来多端柔性直流电网建设需求的不足，本专利技术提供一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法及系统。本专利技术提供的技术方案是：一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，包括：根据采集的电流数据判断故障是否发生；当故障发生时，根据所述电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，闭锁不动作的过电流保护段；当故障清除后，解锁所有闭锁的过电流保护段。优选的，根据预先采集的电流数据判断故障是否发生，包括：根据采集的电流数据计算电流变化率；判断所述电流变化率是否超过故障阀值，若所述电流变化率超过故障阈值，则发生故障；否则，没有发生故障。优选的，所述根据预先采集的电流数据计算电流变化率的计算式如下：式中，i(t)为t时刻的电流数据采样值，i(t-ΔT)是上一时刻的电流数据采样值，ΔT为采样时间间隔。优选的，所述过电流保护整定值的设定，包括：选取被保护线路末端短路时的短路电流在第一延时时间后的数值作为过电流保护I段的整定值的参考值并且配合过电流保护I段的可靠系数计算过电流保护I段整定值；选取被保护线路的相邻线路末端短路电流在第一延时时间后的数值作为过电流保护II段的整定值的参考值并且配合过电流保护II段的可靠系数计算过保护电流II段整定值；所述过电流保护I段整定值大于过电流保护II段整定值。优选的，所述过电流保护I段整定值，按下式计算：式中，表示过电流保护I段的整定值；表示过电流保护I段的可靠系数；表示过电流保护I段的整定值的参考值。优选的，所述过电流保护II段整定值，按下式计算：式中，表示过电流保护II段的整定值；表示过电流保护II段的可靠系数；表示过电流保护II段的整定值的参考值。优选的，所述根据所述电流数据和所述过电流保护整定值确定过电流保护段是否动作，闭锁不动作的过电流保护段，包括：检测到的电流数据不小于所述过电流保护I段整定值，过电流保护I段动作；否则，闭锁过电流保护I段；检测到的电流数据不小于所述过电流保护II段整定值，增加第二延时时间后，与相邻线路过电流保护I段相配合，若故障未消失，则过电流保护II段动作；检测到的电流数据小于所述过电流保护II段整定值，则闭锁过电流保护II段。优选的，所述第一延时时间为1ms。优选的，所述第二延时时间为3ms。本专利技术的另一目的在于提出一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护系统，包括：故障判断模块、故障动作模块和解锁模块；所述故障判断模块，用于根据采集的电流数据判断故障是否发生；所述故障动作模块，用于根据所述电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，闭锁不动作的过电流保护段；所述解锁模块，用于当故障清除后，解锁所有闭锁的过电流保护段。优选的，所述故障判断模块，包括：阀值判断子模块；所述阀值判断子模块，用根据预先采集的电流数据计算电流变化率；并判断所述电流变化率是否超过故障阀值。优选的，还包括：预设计算模块；所述预设计算模块，用于选取被保护线路末端短路时的短路电流在第一延时式间后的数值作为过电流保护I段的整定值的参考值并且配合过电流保护I段的可靠系数设定过电流保护I段整定值；并选取被保护线路的相邻线路末端短路电流在第一延时时间后的数值作为过电流保护II段的整定值的参考值并且配合过电流保护II段的可靠系数设定过电流保护II段整定值。优选的，所述故障动作模块，包括：I段动作子模块和II段动作子模块；所述I段动作子模块，用于检测到的电流数据不小于所述过电流保护I段整定值，过电流保护I段动作；否则，闭锁过电流保护I段；所述II段动作子模块；用于检测到的电流数据不小于所述过电流保护II段整定值，增加第二延时时间后，与相邻线路过电流保护I段相配合；若故障未消失，则过电流保护II段动作；检测到的电流数据小于所述过电流保护II段整定值，则闭锁过电流保护II段。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案通过根据采集的电流数据判断故障是否发生；根据电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，闭锁不动作的过电流保护段；当故障清除后，解锁所有已经闭锁的过电流保护段。利用了阶段式保护的思想，仅依靠线路中的电流数据来快速识别故障线路的阶段式过电流保护策略，有效的解决直流故障的快速有效识别和隔离的难题。本专利技术依赖于直流断路器，能够在3-5ms的时间内快速识别并切除故障线路，且过电流保护II段还可以作为相邻线路的后备保护，增强了保护的可靠性。本专利技术的技术方案中线路任意一端的保护出口之后会同时向本端和对端的断路器发送跳闸信号，增强了保护的速动性和可靠性，在未来多端柔性直流电网建设，尤其是多端柔性直流配电网建设中具有广阔的应用前景。附图说明图1本专利技术的直流双极短路故障时，换流器闭锁前，电容等效放电电路图；图2本专利技术的直流双极短路故障时，换流器闭锁后，交流系统往故障点注入短路电流的等效电路图；图3本专利技术的线路两端保护装置及通信示意图；图4本专利技术典型的四端环网状柔性直流系统示意图；图5本专利技术的阶段式过电流保护流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术旨在提供一种多端柔性直流系统保护方法，以克服现有
技术介绍
下多端柔性直流系统直流故障难以快速有效识别和隔离的问题。为此，本专利技术提出了利用阶段式保护的思想，仅依靠线路中的电流数据来快速识别故障线路的阶段式过电流保护策略。该保护策略主要包括两部分，过电流保护I段和过电流保护II段。其中过电流保护I段是速动段，保护整定值较高，没有任何延时，一旦检测到线路中的电流超过过电流保护I段的整定值保护立即出口，给线路两端断路器发送跳闸信号，但过电流保护I段不能保护线路全长。过电流保护II段可以保护线路全长，它的保护整定值较低，需要添加延时tset与相邻线路过电流保护I相配合，防止过电流保护II段越级误动作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于,包括：根据采集的电流数据判断故障是否发生；当故障发生时，根据所述电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，闭锁不动作的过电流保护段；当故障清除后，解锁所有闭锁的过电流保护段。

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于,包括：根据采集的电流数据判断故障是否发生；当故障发生时，根据所述电流数据和预设的过电流保护整定值确定过电流保护段是否发生动作，闭锁不动作的过电流保护段；当故障清除后，解锁所有闭锁的过电流保护段。2.如权利要求1所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，根据预先采集的电流数据判断故障是否发生，包括：根据采集的电流数据计算电流变化率；判断所述电流变化率是否超过故障阀值，若所述电流变化率超过故障阈值，则发生故障；否则，没有发生故障。3.如权利要求2所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，所述根据预先采集的电流数据计算电流变化率的计算式如下：式中，i(t)为t时刻的电流数据采样值，i(t-ΔT)是上一时刻的电流数据采样值，ΔT为采样时间间隔。4.如权利要求1所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，所述过电流保护整定值的设定，包括：选取被保护线路末端短路时的短路电流在第一延时时间后的数值作为过电流保护I段的整定值的参考值并且配合过电流保护I段的可靠系数计算过电流保护I段整定值；选取被保护线路的相邻线路末端短路电流在第一延时时间后的数值作为过电流保护II段的整定值的参考值并且配合过电流保护II段的可靠系数计算过保护电流II段整定值；所述过电流保护I段整定值大于过电流保护II段整定值。5.如权利要求4所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，所述过电流保护I段整定值，按下式计算：式中，表示过电流保护I段的整定值；表示过电流保护I段的可靠系数；表示过电流保护I段的整定值的参考值。6.如权利要求4所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，所述过电流保护II段整定值，按下式计算：式中，表示过电流保护II段的整定值；表示过电流保护II段的可靠系数；表示过电流保护II段的整定值的参考值。7.如权利要求4所述的多端柔性直流系统阶段式过电流保护方法，其特征在于，所述根据所述电流数据和所述过电流保护整定值确定过电流保护段是否动作，闭锁不动作的过电流保护段，包括：检测到的电流数据不小于所述过电流保护I段整定值，过电流保护I段动作；否则，闭锁过电流保...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛万兴，李蕊，吴鸣，焦在滨，孙丽敬，张海，马钊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11