一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法技术

本发明专利技术公开的一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，为了降低加速保护第一次造成的误动，提出两次启动判据用于避免稳态和一些非故障情况，有效地提升了选择性，确保直流断路器在故障后1ms快速动作，换流器中电力电子器件不会被破坏且不闭锁。经过300ms去游离延时后，重合直流断路器后识别出是永久性故障后，选择利用电流信息构造保护方案，选择故障后的数据和重合闸启动的故障数据，从电流波形的幅值、极性以及波形整体相关性三个个角度入手构造多时间尺度多判据融合的保护方案可靠识别故障。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法
本专利技术属于直流配电网继电保护
，涉及一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法。
技术介绍
城市化进程的加快带动城市负荷的快速增加，致使传统交流配电网无法满足城市负荷的需求，以电压源换流器技术为基础的直流配电网成为解决以上问题的有效手段之一，与此同时直流配电网(mediumvoltagedirectcurrent，MVDC)相比交流配电网，直流配电网的电能传输效率更高、电能质量更优、损耗更低以及环境污染更小等突出优势。直流侧发生故障后几个毫秒内，故障电流会骤升到稳态电流十倍，严重威胁电力电子器件安全性，因此直流配电网直流侧故障对保护的速动性提出了新的要求。要求故障清除时间最长要求在10ms以内，目前使用的混合式直流断路器的动作时间3-4ms，也就意味要在故障后6-7ms的时间保护要发送跳闸指令给断路器，目前的保护方案很难满足速动性，并推广到实际工程中，因此有必要研究一种可以满足速动性的并且工程应用的直流配电网保护方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，解决了现有直流配电网对保护速动性和可靠性的要求，可以有效提升故障切除的速度，从而减少故障切除时间。本专利技术所采用的技术方案是，一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，包括以下步骤：步骤1、规定正极线路的正方向是从母线流到线路侧，而负极线路的正方向是从线路侧流到母线，规定直流断路器只能在电流方向检测为正方向的时候动作；在线路源端保护装置处安装前加速装置，并采集功率送端和功率受端保护装置处的电压瞬时值upi，uni，电流瞬时值ipi，ini；步骤2、将采集的电流瞬时值ipi，ini和对应的线路末端最大负荷电流imax进行比较，采集到的电压瞬时值upi，uni和对应的母线电压ubus进行比较，完成前加速第一次启动判据；当采集到的电流满足ini＞kINomal×imax或者ipi＞kINomal×imax；采集到的电流满足uni＜kUNomal×ubus或者upi＜kUNomal×ubus；其中，kINormal值为1.1，选取的kUNormal值为0.9，如果电流和电压同时满足以上条件，进入前加速第二次启动判据；步骤3、进入前加速第二次启动判据：连续采集N个点的电压电流值，N取10，计算采集到的线路电流平均值和电压平均值将电流平均值电压平均值和高阻故障电流以及高阻故障电压进行比较；iFault和uFaultbus分别指的是线路经过100Ω过渡电阻发生的单极故障是的电流和电压值大小；当电流平均值满足电压平均值满足如果电流和电压同时满足以上条件，认为系统内部线路发生故障，启动加速保护；其中，kIFault取值为0.9，kUFault取值为1.1；步骤4、功率送端加速装置识别发生故障，此时给功率受端速保护装置通信将本侧结果传递对侧，如果此时功率受端检测电流大于等于0，此时两端的直流断路器都跳闸；步骤5、开闸的直流断路器经过300ms去游离延时后，此时重合闸启动，判断是瞬时故障还是永久性故障，如果是瞬时故障则此时故障消失，系统恢复正常，如果是永久性故障，进入步骤6；步骤6、确定故障是永久性故障，利用加速保护装置采集重合闸3ms数据窗的故障电压信息，根据正极和负极电压的关系判断故障类型；步骤7、故障后区内区外故障电流的幅值、极性以及波形都发生了变化，利用故障后和重合闸期间的故障电流信息，利用三个故障特性角度和两个时间尺度数据构建多时间尺度多判据融合的保护方案，确保故障区域正确识别。本专利技术的特点还在于，利用三个故障特性角度和两个时间尺度数据构建多时间尺度多判据融合的保护方案，步骤7具体如下：三个故障特性角度包括从电流幅值角度、从电流极性角度，从电流波形整体波形角度分别得到的判据。两个时间尺度数据分别代表的是故障后0.6ms数据窗T1和送端直流断路器重合的3ms数据窗T2；借助D-S证据理论来构造多时间尺度多判据融合的故障区域识别保护方案，利用D-S证据理论计算区内故障的概率并表示为Ip，区外故障的概率记录为Ep；通过比较Ip和Ep的值来判断该区域是否发生故障，多时间尺度多判据融合的保护判据如式(16)所示：如果冲突系数K小于0.9且Ip>Ep，则判断是区内故障，否则就是区外故障；采集两个时间段T1和T2的故障数据，再结合三个判据得到的结果，将识别故障区域的两种方法得到的三个判据信息记作集合E＝{E1，E2，E3}，根据不同判据的判断结果定义辨识框架其中H1代表的是区内故障，H2代表的是区外故障，集合内元素是彼此相互独立的，设集合A是集合E的子集，A为焦元，定义基本信任分配函数mij，其中(i＝1，2，3，j＝1，2)，i对应的是3个判据也就是焦元，j对应的是每个判据对应的2种结果，可以得到如公式(13)的关系式，基本信任分配函数对于辨识框架的合成规则如公式(14)和(15)所示。从电流幅值角度出发的保护判据如式(8)所示：αIP＞kαIPSET，αIN＞kαINSET(8)其中kα值取为0.8，IPSET和INSET分别是通过仿真得到不同故障情况下的最小值。为故障正极电流、为故障负极电流，其中P和N代表的是线路正极负极，a的取值是1和2，分别代表两侧的测量装置；定义正负极电流和稳态电流差值为和和分别代表对正负极电流和稳态电流差值求和，NT1代表的是0.6ms内的数据点，取12，NT2代表的是3ms内的数据点，取60。从电流极性角度角度出发的保护判据如式(9)所示：αIP＞0，αIN＞0(9)从电流波形整体波形角度出发的保护判据如式(12)所示：其中，k△值取为0.8，△ISETP和△ISETN分别是不同故障情况下仿真得到最小对称程度系数。为故障正极电流、为故障负极电流，其中P和N代表的是线路正极负极，a的取值是1和2，分别代表两侧的测量装置；定义正负极两侧电流横轴对称系数为ΔiP和ΔiN，NT1代表的是0.6ms内的数据点，取12，NT2代表的是3ms内的数据点，取60。本专利技术的有益效果是，提出加速保护方法可以有效地提升保护方案的速动性，在故障1ms后可以确保直流断路器动作，从而可以快速地切除故障。重合直流断路器后识别出是永久性故障后，针对快速性导致故障后数据点少的问题，本文提出利用重合后的电压电流故障信息，准确识别出故障类型和故障区域。非常适合直流配电系统线路保护使用，有助于完善直流配电工程线路保护。附图说明图1是本专利技术一种用于直流配电网的加速保护方法流程示意图；图2是本专利技术一种用于直流配电网的前加速保护方法中的直流配电网线路非区内故障电流流向图；图3是本专利技术一种用于直流配电网的前加速保护方法中直流配电网线路区内故障电流流向图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、规定正极线路的正方向是从母线流到线路侧，而负极线路的正方向是从线路侧流到母线，规定直流断路器只能在电流方向检测为正方向的时候动作；在线路源端保护装置处安装前加速装置，并采集功率送端和功率受端保护装置处的电压瞬时值u

【技术特征摘要】
1.一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、规定正极线路的正方向是从母线流到线路侧，而负极线路的正方向是从线路侧流到母线，规定直流断路器只能在电流方向检测为正方向的时候动作；在线路源端保护装置处安装前加速装置，并采集功率送端和功率受端保护装置处的电压瞬时值upi，uni，电流瞬时值ipi，ini；
步骤2、将采集的电流瞬时值ipi，ini和对应的线路末端最大负荷电流imax进行比较，采集到的电压瞬时值upi，uni和对应的母线电压ubus进行比较，完成前加速第一次启动判据；
当采集到的电流满足ini＞kINomal×imax或者ipi＞kINomal×imax；采集到的电流满足uni＜kUNomal×ubus或者upi＜kUNomal×ubus；
其中，kINormal值为1.1，选取的kUNormal值为0.9，如果电流和电压同时满足以上条件，进入前加速第二次启动判据；
步骤3、进入前加速第二次启动判据：连续采集N个点的电压电流值，N取10，计算采集到的线路电流平均值和电压平均值将电流平均值电压平均值和高阻故障电流以及高阻故障电压进行比较；
iFault和uFaultbus分别指的是线路经过100Ω过渡电阻发生的单极故障是的电流和电压值大小；
当电流平均值满足电压平均值满足如果电流和电压同时满足以上条件，认为系统内部线路发生故障，启动加速保护；
其中，kIFault取值为0.9，kUFault取值为1.1；
步骤4、功率送端加速装置识别发生故障，此时给功率受端速保护装置通信将本侧结果传递对侧，如果此时功率受端检测电流大于等于0，此时两端的直流断路器都跳闸；
步骤5、开闸的直流断路器经过300ms去游离延时后，此时重合闸启动，判断是瞬时故障还是永久性故障，如果是瞬时故障则此时故障消失，系统恢复正常，如果是永久性故障，进入步骤6；
步骤6、确定故障是永久性故障，利用加速保护装置采集重合闸3ms数据窗的故障电压信息，根据正极和负极电压的关系判断故障类型；
步骤7、故障后区内区外故障电流的幅值、极性以及波形都发生了变化，利用故障后和重合闸期间的故障电流信息，利用三个故障特性角度和两个时间尺度数据构建多时间尺度多判据融合的保护方案，确保故障区域正确识别。


2.根据权利要求1所述的一种用于直流配电网的多判据融合加速保护方法，其特征在于，利用三个故障特性角度和两个时间尺度数据构建多时间尺度多判据融合的保护方案，步骤7具体如下：
三个故障特性角度包括从电流幅值角度、从电流极性角度，从电流波形整体波形角度分别得到的判据；
两个时间尺度数据分别代表的是故障后0.6ms数据窗T1和送端直流断路器重合的3m...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，李再男，路文超，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61