[发明专利]一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法

说明书

本发明公开了一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法，包含主保护、近后备保护及远后备保护。主保护由电流差动保护、过流保护和不平衡电流保护组成。近后备保护由电流方向保护和低电压保护组成，不受过渡电阻影响，保护范围为线路全长。远后备保护由电流方向保护、极间电压保护、不平衡电压保护和微分不平衡电压保护组成。为降低交流故障，特别是单相接地短路后，交流保护拒动导致直流电网运行异常，可通过远后备保护隔离交流故障。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是涉及适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法。

背景技术

直流线路中，为保护电力电子器件，换流站一般具有过流闭锁功能，提高了对直流线路保护的速动性要求。因故障电流行波和故障电压行波的延时时间一般不超过1ms，满足速动性要求，故一般采用行波保护和电压突变量保护配合，作为直流线路的主保护。但作为单端电气量保护的行波保护，存在整定值不易确定，难以区分区内、外故障的问题，且受过渡电阻影响较大，需要对其进行改进。为削弱过渡电阻对保护的影响，目前通过分析不易受过渡电阻影响的故障电流峰值时间，识别故障类型，并采用两段保护相配合实现保护线路全长，但与行波保护类似，也存在整定值难以确定的问题。利用电压特征判断故障类型，但该方法无法确定故障位置。还可通过分析故障行波特征等方式实现故障定位。如将线路两端的反行波幅值积分比值，作为直流线路区内、外故障判据。或利用区内、外故障时，直流线路两侧电压突变量与电流突变量的方向特征不同，判断故障位置。但在采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的直流配电网中，一般不设有平波电抗器和滤波电抗，且直流配电网结构多样，限流电抗器大小及安装位置并不统一，直流线路两端并不一定都有物理边界。故利用物理边界设置的保护方案并不适用于含MMC的交直流混合配电网。

此外，目前用于直流配电网的线路保护方案，大多只考虑本段线路的保护，对被保护线路与相邻线路配合，以及交流故障影响的考虑较少，且没有明确的保护区域划分。

因此，希望有一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法，包括：包含完整的主保护、近后备保护及远后备保护。

所述主保护由电流差动保护、电流过流保护和正、负极电流不平衡保护组成。其中，电流差动保护用于判断故障位置，过流保护和电流不平衡保护用于识别故障类型。保护范围为，整段直流线路。

所述近后备保护由电流方向保护和低电压保护组成，电流方向保护确定故障区域，低电压保护判断故障类型。不受过渡电阻影响，保护范围为线路全长。

所述远后备保护由用于确定故障位置的电流方向保护，以及用于确定故障类型的极间电压保护、不平衡电压保护和微分不平衡电压保护组成。当下游被保护设备也为直流线路时，远后备保护范围为本段线路及下级线路。当下游被保护设备为换流器时，远后备保护范围从本段线路始端到换流器交流出口处。

优选的，所述主保护包括如下步骤：

步骤1根据总差流判据确定被保护线路内部是否存在故障；

规定总差流判据连续n次(一般取3～5次)成立，则判为被保护线路区内故障。所述总差流判据如式(1)所示：

i_dcDiff＞I_set1.1 (1)

其中，I_set1.1为总差动电流定值，按式(2)所示原则计算：

I_set1.1＝K_set1.1max{|I_dcD.sup|，|I_dcD.sub|，|I_dcD.nor|} (2)