[发明专利]基于方向行波的直流配电网故障选线方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种基于方向行波的直流配电网故障选线方法、装置和系统，(1)提取电压行波信号和电流行波信号；(2)获取电压、电流行波线模分量；(3)当电压或者电流行波线模分量的微分量连续多点均大于启动判据整定值时，启动故障保护动作；(4)分解出各条直流配电线路的电压前行波、反行波；(5)处理得到各条直流配电线路的前行波、反行波故障选线判据系数；(6)将某条线路的前行波选线判据系数与其他各线路的前行波选线判据系数两两相乘，若相乘的结果均为负数，即判定该条线路发生故障，切除该线路。本发明采用方向行波的微分量作为保护判据量，能够实现故障线路的有效识别和准确判断，提高故障线路识别准确率以及故障线路的切除速度。

技术领域

本发明涉及一种电网保护方法和保护装置，尤其涉及一种直流配电网故障选线方法、装置和系统。

背景技术

随着风电、光伏发电、储能设备等各类分布式电源的广泛使用，交流配电网面临着巨大的挑战。相较于交流配电网，直流配电网具有可以直接接入分布式新能源的优势，并且在输送容量、供电质量、线路损耗等方面具有更好的性能，所以在配用电系统中具有广阔的发展前景。但是，直流配电系统网络拓扑结构复杂，支路繁多，且运行方式多样，在发生故障之后，系统内换流器、分布式电源、电容、储能等都会向短路点提供故障电流，造成故障保护选择性差，定位困难，无法实现故障的快速隔离，使得直流配电网故障自愈能力降低。

目前，在实际工程中，直流配网的主保护主要包括：过流保护、纵联差动保护、微分欠压保护等。直流过流保护是依靠线路故障时产生的较大故障电流构成直流配网的保护判据，实现故障的快速切除，但是该过流保护的整定值选取较为困难，过高的整定值无法保证灵敏性，且易导致直流设备承受过高故障电流而损坏，过低的整定值易造成保护误动，影响系统正常供电。并且直流过流保护无法进行准确的故障选线，一般需要配合其他保护进行故障定位。纵联差动保护是依靠线路发生故障时两端产生的电流差值作为直流配网的保护判据，纵联差动保护可以准确的识别故障区段，但是在发生高阻故障时，由于故障电流过小，该保护无法准确识别此类故障。微分欠压保护主要是利用电压的变化率构成直流配网系统的保护判据，但是该保护方法灵敏度较低，易受过渡电阻的影响，在发生高阻接地故障时无法有效判别故障。

综上所述，现有的几种直流配网的主保护中，过流保护无法准确实现故障选线，而纵联差动、微分欠压保护灵敏度低，易受过渡电阻影响。随着现代电力电子技术和电力系统电磁暂态计算理论的发展，尤其是数字信号处理技术(DSP)的出现使得保护的单指令计算速度由微秒级别降低至纳秒级别，因此本发明专利提出一种利用数字信号处理技术的直流配电网保护方法。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于方向行波的直流配电网故障选线方法、装置和系统，能够实现直流配电网故障点区间的准确识别，快速切除故障。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种基于方向行波的直流配电网故障选线方法，包括以下步骤：

(1)采集开闭所连接的各条直流配电线路的电压、电流，提取电压行波信号和电流行波信号；

(2)对所述电压行波信号和电流行波信号进行相模转换，获取电压、电流行波线模分量；其中相模转换的计算公式如下：

其中，U₀为电压零模分量，U₁为电压线模分量，I₀为电流零模分量，I₁为电流线模分量，U_P为正极电压信号，U_N为负极电压信号，I_P为正极电流信号，I_N为负极电流信号。

(3)当电压行波线模分量或者电流行波线模分量的微分量连续多点均大于启动判据整定值时，启动故障保护动作；优选的，当电压行波线模分量或者电流行波线模分量的微分量连续10个点均大于启动判据整定值时，启动故障保护动作，进入步骤(4)；当未达到所述启动条件时，循环执行步骤(1)～步骤(3)。