基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法技术

本发明专利技术公开了基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法包括：基于直流电缆两端的全局电气信息获取两端电压的暂态分量和故障距离；基于故障距离进行故障区域定位，并基于限流电抗器两端的电压变化进行电流微分量计算，进而优化故障距离；利用节点电压法获取时域中电压暂态量，并基于所述电压暂态量判定是否需要线路保护。本发明专利技术能够在不同的故障位置、故障类型及过渡电阻下均可适用，定位误差小；保护判据能够快速、正确地使保护动作，同时能够有效地定位的具体的故障位置，提高了保护的选择性与速动性。的选择性与速动性。的选择性与速动性。

【技术实现步骤摘要】
基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法


[0001]本专利技术涉及直流线路故障保护
，具体为基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法。

技术介绍

[0002]储能电站是解决能源危机、实现节能减排的重要技术；储能电站通常采用直流汇集的发电形式，直流汇集系统具有高能效、低损耗、灵活的特点，能够有效应对大规模的储能接入；然而直流汇集系统含有大量的电力电子设备，当直流电缆发生故障时故障电流特性复杂，保护装置难以快速、高效地辨别故障位置。同时，直流侧的电容在故障后会快速放电，在短时间内流经直流电缆的电流将达到数百、上千安，这对保护装置的速动性提出了更高的要求；保障直流汇集系统安全、稳定运行对于提高储能发电效率、改善区域碳排有着重要意义。
[0003]现有的用于直流汇集系统的保护的方案中普遍存在无法适用于大规模储能电站、故障位置误判、无法适用于高压直流输电系统，因此本专利技术提出了一种基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：如何实现对故障区域的精准判断并快速进行线路保护。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，包括：
[0008]基于直流电缆两端的全局电气信息获取两端电压的暂态分量和故障距离；
[0009]基于故障距离进行故障区域定位，并基于限流电抗器两端的电压变化进行电流微分量计算，进而优化故障距离；
[0010]利用节点电压法获取时域中电压暂态量，并基于所述电压暂态量判定是否需要线路保护。
[0011]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述直流电缆两端的全局电气信息，包括：
[0012]等效电阻与电感、直流电缆两端的电感值、直流电缆两端换流器等效并联电容、故障过渡电阻、对地电压。
[0013]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述两端电压的暂态分量Δu
MN
，表示为：
[0014][0015]其中，u
M
与u
N
分别为直流电缆两端的对地电压；R
M
与L
M
分别为极间故障点F2到换流器出口N1之间的等效电阻与电感；R
N
与L
N
分别为极间故障点F2 到逆变器接口N2之间的等效电阻与电感；i
M
与i
N
分别为直流电缆两端流过的电流值；di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；R
U
为直流电缆的单位电阻；L
U
为直流电缆的单位电感，l为直流电缆的长度；d为故障距离。
[0016]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述故障距离d，表示为：
[0017][0018]其中，d为故障距离；u
M
与u
N
分别为直流电缆两端的对地电压；R
M
与L
M
分别为极间故障点F2到换流器出口N1之间的等效电阻与电感；R
N
与L
N
分别为极间故障点F2到逆变器接口N2之间的等效电阻与电感；i
M
与i
N
分别为直流电缆两端流过的电流值；di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值； L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；R
U
为直流电缆的单位电阻；L
U
为直流电缆的单位电感，l为直流电缆的长度。
[0019]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述基于故障距离进行故障区域定位，包括：
[0020]通过直流电缆两端的电压与电流量计算故障距离，若计算得到的故障距离小于当前区段直流电缆的长度，则故障发生在当前区段内，反之则为区段外故障。
[0021]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述优化故障距离，包括：
[0022]限流电抗器上的电压降表示为：
[0023][0024][0025]其中，U
M0
与U
N0
为限流电抗器上发生的电压降；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值；
[0026]将限流电抗器上的电压降公式做出变形得到直流电缆两端的电流微分量，表示为：
[0027][0028][0029]其中，di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值；U
M0
与U
N0
为限流电抗器上发生的电压降；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；
[0030]获得优化后的最终故障距离d计算公式，表示为：
[0031][0032]其中，d为故障距离；u
M
与u
N
分别为直流电缆两端的对地电压；R
M
与L
M
分别为极间故障点F2到换流器出口N1之间的等效电阻与电感；R
N
与L
N
分别为极间故障点F2到逆变器接口N2之间的等效电阻与电感；i
M
与i
N
分别为直流电缆两端流过的电流值；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；R
U
为直流电缆的单位电阻；L
U
为直流电缆的单位电感，l为直流电缆的长度；U
M0
与U
N0
为限流电抗器上发生的电压降。
[0033]作为本专利技术所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法的一种优选方案，其中：所述利用节点电压法获取时域中电压暂态量，包括：
[0034]利用节点法将拉式域下故障附加网络电路表示为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于，包括：基于直流电缆两端的全局电气信息获取两端电压的暂态分量和故障距离；基于故障距离进行故障区域定位，并基于限流电抗器两端的电压变化进行电流微分量计算，进而优化故障距离；利用节点电压法获取时域中电压暂态量，并基于所述电压暂态量判定是否需要线路保护。2.如权利要求1所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于：所述直流电缆两端的全局电气信息，包括：等效电阻与电感、直流电缆两端的电感值、直流电缆两端换流器等效并联电容、故障过渡电阻、对地电压。3.如权利要求2所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于：所述两端电压的暂态分量Δu
MN
，表示为：其中，u
M
与u
N
分别为直流电缆两端的对地电压；R
M
与L
M
分别为极间故障点F2到换流器出口N1之间的等效电阻与电感；R
N
与L
N
分别为极间故障点F2到逆变器接口N2之间的等效电阻与电感；i
M
与i
N
分别为直流电缆两端流过的电流值；di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；R
U
为直流电缆的单位电阻；L
U
为直流电缆的单位电感，l为直流电缆的长度；d为故障距离。4.如权利要求3所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于：所述故障距离d，表示为：其中，d为故障距离；u
M
与u
N
分别为直流电缆两端的对地电压；R
M
与L
M
分别为极间故障点F2到换流器出口N1之间的等效电阻与电感；R
N
与L
N
分别为极间故障点F2到逆变器接口N2之间的等效电阻与电感；i
M
与i
N
分别为直流电缆两端流过的电流值；di
M
/dt与di
N
/dt为直流电缆两端流过电流的微分值；L
M0
、L
N0
分别为安装在直流电缆两端的限流电抗器的电感值；R
U
为直流电缆的单位电阻；L
U
为直流电缆的单位电感，l为直流电缆的长度。5.如权利要求3或4所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于：所述基于故障距离进行故障区域定位，包括：通过直流电缆两端的电压与电流量计算故障距离，若计算得到的故障距离小于当前区段直流电缆的长度，则故障发生在当前区段内，反之则为区段外故障。6.如权利要求5所述的基于暂态方向的大型储能电站直流线路保护方法，其特征在于：所述优化故障距离，包括：限流电抗器上的电压降表示为：
其中，U
M0
与U
N0
为限流电抗器上发生的电压降；L
M0
、L
N0
分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金森，李庆生，朱永清，王杰，张彦，张兆丰，郑飞，陈巨龙，张鹏城，白雪锋，杨婕睿，罗宁，李震，陈露东，徐常，张裕，黄玉辉，潘飞，周识远，徐梁刚，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：