[发明专利]基于本地电流突变量极性的柔性直流配电系统保护方法

权利要求书

1.一种基于本地电流突变量极性的柔性直流配电系统保护方法，其特征在于，该方法利用阶梯型时限配合关系，实现不同位置的保护装置的选择性动作；在故障持续期间，流过故障线路两侧断路器的电流突变量极性始终为正，而流过非故障线路两侧断路器的电流突变量极性在直流电网电流变化时会出现负值的差异，根据这一明显差异，采用闭锁非故障线路的断路器保护，保证故障线路两侧保护的可靠动作；包括以下步骤：

步骤一：实时监测系统电压；

步骤二：系统发生短路故障后，依据电压变化将换流站切换为主动限流控制并启动断路器进行保护；各断路器实时监测自身流过电流变化量的极性；经延时确保直流电网电流稳定后，在固定的一端换流站增大注入直流电网的电流；

步骤三：通过各断路器实时监测自身流过电流变化量的极性，判断电流突变量极性是否为负，若为负则断路器闭锁自身的保护，防止误动；

步骤四：保护未闭锁的断路器依照预先设定的延时时间动作，延时期间持续监测自身流过电流变化量的极性，并进行步骤三的操作；

步骤五：经过一系列电流突变量极性判断和一段延时过程，故障线路两端的断路器正确动作，成功实现故障的定位和隔离；

步骤六：故障清除后，系统电压上升，换流站切换为故障后恢复的控制模式，电网恢复正常运行；

所述系统发生短路故障后，依据电压变化将换流站切换为主动限流控制并启动断路器进行保护，依据电压启动判据探测到系统中发生故障之后，各换流站均切换到主动限流控制，输出负荷电流I，并启动各断路器进行保护和检测断路器电流突变量的极性,即执行第一阶段保护；

所述步骤一实时监测系统电压，首先定义系统为全桥子模块柔性直流配电系统；具体为四端直流配电网交流系统和直流系统之间由全桥MMC连接，CB₁₂、CB₁₄、CB₂₁、CB₂₃、CB₃₂、CB₃₄、CB₄₁和CB₄₃为网络中配置的直流断路器，即保护装置；均根据负荷电流大小选取开断容量、动作延时时间；

其次定义在固定的一端换流站MMC1为线路首端增大注入电流的换流站，F₁为网络中的故障位置；其次定义Bus₁,Bus₂,Bus₃,Bus₄代表直流母线，L₁,L₂,L₃,L₄代表直流线路；由母线指向线路为正方向；电流突变量极性的检测在换流站切换为主动限流控制后启动；

所述在固定的一端换流站增大注入直流电网的电流，从MMC1额外注入电流ΔI，ΔI从CB₁₂分别流向故障点：第一路从CB₁₂经过线路L₁、CB₂₁、CB₂₃到线路L₂上的故障点F₁；第二路从CB₁₄经过线路L₄、CB₄₁、CB₄₃、L₃、CB₃₄、CB₃₂到线路L₂上的故障点F₁，此处线路发生故障；电流突变量的流动方向是根据定义由母线指向线路为正方向，断路器CB₂₁,CB₄₁,CB₃₄检测到的电流突变量极性为负，故断路器CB₂₁,CB₄₁,CB₃₄保护闭锁；即执行第二阶段保护；

所述保护未闭锁的断路器依照预先设定的延时时间动作，延时期间持续监测自身流过电流变化量的极性，根据预设的阶梯型时限配合关系，CB₃₂在延时t3后首先动作断开，网络中电流流向是：从MMC1注入电流经CB₁₂,L₁,CB₂₁,CB₂₃流入线路L₂的故障点处；从MMC2注入电流经CB₂₃流入线路L₂的故障点处；从MMC3注入电流经CB₃₄,L₃,CB₄₃,CB₄₁,L₄,CB₁₄,CB₁₂,L₁,CB₂₁,CB₂₃流入线路L₂的故障点处；从MMC4注入电流经CB₄₁,L₄,CB₁₄,CB₁₂,L₁,CB₂₁,CB₂₃流入线路L₂的故障点处；根据由母线指向线路为正方向的定义，断路器CB₄₃,CB₁₄检测到的电流突变量极性为负，故断路器CB₄₃,CB₁₄保护闭锁，而断路器CB₁₂，CB₂₃在这一过程中，即执行第三阶段保护。