一种用于柔性直流电网故障的快速恢复方法及系统与流程

本发明涉及继电保护领域，具体讲涉及一种用于柔性直流电网故障的快速恢复方法。

背景技术：

柔性直流技术作为一种非常具有应用前景的输电和配电解决方案，与交流输电相比，其具有输电容量大、送电距离远、功率调节灵活、线路走廊窄、电网之间互联更为方便等诸多优点，因此，非常适用于远距离电能传输、分布式能源接入、非同步电网之间互联、大城市中心区域电缆供电及海岛供电等领域。

柔性直流系统的直流线路保护是柔性直流发展的关键技术之一,该技术主要难点在于故障线路的快速可靠识别。与传统直流输电系统类似，将行波保护、微分欠压保护应用于柔性直流输电系统直流线路保护，面临采样率要求高、耐受过渡电阻能力弱等问题,而电流差动保护由于没有考虑电容电流等问题，在任何导致电压变化的过程中都可能导致误动，为了防止误动，判据需要较长的延时，电流差动保护动作迅速的优点并没有在直流输电线路中发挥出来。

因此，针对目前工程实际中常见的点对点式柔性直流系统，可以借鉴传统直流系统中的边界保护思想，利用换流器出口的边界元件构造单端量保护和双端量保护等保护原理。

柔性直流电网故障恢复技术目前分为：1、无直流断路器，通过切断交流侧断路器实现直流电网的故障隔离，但是会造成直流电网全部停电，故障点查找难度大，故障恢复时间长；通过具有故障自清除能力换流器来限制和切断故障电流，以达到故障清除的效果，但是无法快速切断故障电流，且对交流系统造成一定影响；2、有直流断路器，柔性直流电网安装直流断路器后，使其具备选择性切除故障线路的能力，同时为故障快速恢复提供了条件。

但电网故障后电流上升迅速并在柔性电网传递，为了防止换流器自身的保护动作，要求柔直电网保护动作时间小于3ms，而这种要求保护装置不易实现。因此，本发明提出一种用于柔性直流电网故障的快速恢复方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于柔性直流电网故障的快速恢复方法及系统，其方法包括步骤：采集柔直线路的保护电流；在柔直线路的保护电流大于预设保护定值时，发送动作保护信号到直流断路器；接收到动作保护信号的直流断路器跳闸。

其方法进一步包括：若直流断路器未接收到线路保护动作信息，则在未接收到线路保护动作信息的直流断路器的电流大于预设的直流断路器保护定值时，未接收到线路保护动作信息的直流断路器跳闸。

在所述直流断路器跳闸后，进一步包括：对柔直线路进行故障定位，确定直流断路器间的柔直线路为故障线路或非故障线路。

其的方法进一步包括：若柔直线路为非故障线路，则重合非故障线路两侧的直流断路器，柔直线路恢复运行；若柔直线路为故障线路，则重合故障线路两侧的直流断路器。

其方法进一步包括：在重合故障线路两侧的直流断路器后，若故障仍存在，则故障线路两侧的直流断路器再次跳闸，断开柔直线路。

其快速恢复系统包括柔直线路保护器和直流断路器，柔直线路保护器包括采集模块和发送模块，其中：采集模块：用于采集柔直线路的保护电流；发送模块：用于在柔直线路的保护电流大于预设保护定值时，发送动作保护信号到直流断路器；接收到动作保护信号的直流断路器跳闸。

未接收到线路保护动作信息的直流断路器用于在自身电流大于预设的直流断路器保护定值时跳闸。

其系统进一步包括：故障定位模块，用于在所述直流断路器跳闸后，对柔直线路进行故障定位，确定直流断路器间的柔直线路为故障线路或非故障线路。

其系统进一步包括：第一执行模块，用于在柔直线路为非故障线路时，重合非故障线路两侧的直流断路器，柔直线路恢复运行；第二执行模块，用于在柔直线路为故障线路时，重合故障线路两侧的直流断路器。

第二执行模块进一步用于在重合故障线路两侧的直流断路器后，若故障仍存在，则控制故障线路两侧的直流断路器再次跳闸，断开柔直线路。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过柔直电网线路保护与直流断路器配合，实现了柔直电网故障的快速恢复。

2、本发明降低了柔直电网线路保护动作时间的限制，提高了柔直电网的恢复效率，减少了直流断路器的动作次数，延长了直流断路器的寿命。

3、本发明利用线路保护的动作信息及故障定位，进行选择性重合非故障线路，提高了柔直电网线路保护的可靠性。

附图说明

图1是本发明故障快速恢复方法的流程图；

图2是本发明的四端柔直电网的故障示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本申请的技术方案做进一步详细说明。

柔性直流电网故障快速恢复方法包括：直流断路器跳闸、线路保护故障定位及重合闸三部分，此外还需要柔直电网线路保护和直流断路器配合实现。

如图1所示的具体步骤：

1、采集柔直线路电流，线路发生故障后，当柔直线路保护电流I₁>I_set.1，I_set.1为柔直线路保护定值，柔直线路保护动作并发送动作信息至直流断路器；

2、直流断路器收到柔直线路保护动作信息后，直流断路器跳闸；3、若直流断路器未收到柔直线路保护动作信息，且直流断路器电流I₂>I_set.2，I_set.2为柔直断路器保护定值，跳开所有满足I₂>I_set.2的直流断路器，在直流断路器跳闸期间，柔直线路保护进行故障定位；

4、先重合非故障线路两侧直流断路器，恢复线路运行；后重合故障线路，若故障仍存在，再次跳开线路两侧直流断路器，不重合；若故障消失，线路恢复运行。

如图2所示，若线路1的F处发生永久性故障，直流断路器为1-8，线路保护位于1-8处，如下采用本发明的方法：

1、F故障后，柔直线路保护1、2测量电流I₁>I_set.1，柔直线路保护1、2将动作信息发送至直流断路器1、2；

2、若直流断路器1、2收到柔直线路保护1、2的动作信息，直流断路器1、2跳闸；

3、若直流断路器1、2未收到柔直线路保护1、2的动作信息，且直流断路器1、2、3、4、7、8的测量电流I₂>I_set.2，直流断路器5、6的测量电流I₂<I_set.2，直流断路器1、2、3、4、7、8跳闸，断开柔直线路1、2和4，直流断路器5、6不跳闸；

4、柔直线路保护在直流断路器1、2、3、4、7、8跳闸同时进行故障定位，确定故障点位于线路1；重合直流断路器3、4、7、8，恢复柔直线路2和4。由于故障为永久性故障，直流断路器1、2不重合。

现有柔性直流电网恢复策略为：

1、F故障后，直流断路器1、2、3、4、7、8的测量电流I₂>I_set.2，直流断路器5、6的测量电流I₂<I_set.2，直流断路器1、2、3、4、7、8跳闸，断开柔直线路1、2和4，直流断路器5、6不跳闸；

2、无选择性重合直流断路器，如首先重合直流断路器1、2，故障仍存在，再次跳开直流断路器1、2；

3、如最后重合直流断路器1、2，故障仍存在，再次跳开直流断路器1、2、3、4、7、8。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种用于柔性直流电网故障的快速恢复，下面进行说明。

用于柔性直流电网故障的快速恢复系统可以包括：

其快速恢复系统包括柔直线路保护器和直流断路器，柔直线路保护器包括采集模块和发送模块，其中：采集模块：用于采集柔直线路的保护电流；发送模块：用于在柔直线路的保护电流大于预设保护定值时，发送动作保护信号到直流断路器；接收到动作保护信号的直流断路器跳闸。

未接收到线路保护动作信息的直流断路器用于在自身电流大于预设的直流断路器保护定值时跳闸。

其系统进一步包括：故障定位模块，用于在直流断路器跳闸后，对柔直线路进行故障定位，确定直流断路器间的柔直线路为故障线路或非故障线路。

其系统进一步包括：第一执行模块，用于在柔直线路为非故障线路时，重合非故障线路两侧的直流断路器，柔直线路恢复运行；第二执行模块，用于在柔直线路为故障线路时，重合故障线路两侧的直流断路器。

第二执行模块进一步用于在重合故障线路两侧的直流断路器后，若故障仍存在，则控制故障线路两侧的直流断路器再次跳闸，断开柔直线路。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。