[发明专利]一种四端环状柔性直流电网保护方法及系统

权利要求书

1.一种四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于：

Step1：故障发生时，采集故障电压和电流数据；

Step2：利用量测端获得的故障电压和电流数据，获取各端方向元件获得的正向电压行波和反向电压行波；

Step3：对各方向元件获得的正向电压行波绝对值和反向电压行波绝对值进行积分，得到方向行波的积分值；

Step4：计算方向元件正向行波积分值与反向行波积分值之比λ_∑，利用比值λ_∑与整定值λ_∑set作比较判断故障方向；

Step5：结合各端保护对故障方向的判断确定故障线路。

2.根据权利要求1所述的四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于，所述Step1中：通过装设在四条线路两端的高速数据采集装置对故障电压数据和故障电流数据进行采集并存储。

3.根据权利要求1所述的四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于，所述Step2具体为：

Step2.1：，利用凯伦贝尔变换对本地保护安装处的正负极电压与正负极电流进行解耦，得到线模电压与线模电流，求取保护安装处获得的线模电压故障分量Δu、线模电流故障分量Δi：

Δu(k)＝u(k)-U(k)                         (1)

Δi(k)＝i(k)-I(k)                           (2)

式中，u和i分别表示故障线模电压、故障线模电流，U和I分别表示稳态线模电压、稳态线模电流，k表示k个采样点，k＝1,2,3，…，n；

Step2.2：利用各量测端获得的故障电压和电流数据，获取各端方向元件获得的正向电压行波u⁺和反向电压行波u^-，规定由母线向线路传播的行波为正向行波，由线路向母线传播的行波为反向行波：

式中，L和C为单位长度的电感和电容。

4.根据权利要求1所述的四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于，所述Step3具体为：

式中，t₀为波到时刻，l_min为本端保护相邻最短健全线路，v为波速，S⁺为正向电压行波绝对值，S^-为反向电压行波绝对值。

5.根据权利要求1所述的四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于，所述Step4具体为：

Step4.1：计算各端保护安装处正向行波积分值与反向行波积分值之比λ_∑：

λ_∑＝S⁺/S^-        (7)

Step4.2：利用比值λ_∑与整定值λ_∑set作比较判断故障方向；

若λ_∑小于λ_∑set，则故障对于本端保护为正方向故障；

若λ_∑大于λ_∑set，则故障对于本端保护为反方向故障。

6.根据权利要求1所述的四端环状柔性直流电网保护方法，其特征在于，所述Step5具体为：

当且则故障位于线路Line1上；

当且则故障位于线路Line2上；

当且则故障位于线路Line3上；

当且则故障位于线路Line4上；

若上述四种情况都不满足，则判定为四端环状柔性直流电网直流线路外部故障。

7.一种四端环状柔性直流电网保护系统，其特征在于，包括：

电气信号采集模块，安装并运行于四条线路两端的高速采集装置中，用于采集并存储线路运行时的电压与电流数据；

数值计算模块，用于构造并提取本地保护的正向电压行波与反向电压行波，并分别计算二者的绝对值在一段时间内的积分；

故障判断模块，用于将方向行波积分幅值比与整定值做比较，各端保护判断方向，进而确定故障线路。