一种柔性直流电网线路保护配置方法及装置与流程

本发明涉及一种柔性直流电网线路保护配置方法及装置，属于柔性直流电网技术领域。

背景技术：

随着可再生能源发电的发展及用户对电能要求的不断提高，电网结构同时面临发电端与用电负荷的随机性波动。传统交流电网采用无功补偿稳定电压，依靠交流断路器实现潮流调整，已难以满足可再生能源发电和负荷随机波动性对电网快速反应的要求。而直流电网中，电压源换流器可以限制电压波动；基于电力电子技术的直流断路器可毫秒级分断电流，配合控制系统可以实现潮流的快速调整。因此，建立直流电网，将可再生能源与传统能源广域互联，可以充分实现多种能源形式、多时间尺度、大空间跨度、多用户类型之间的互补，是未来电网的重要发展方向。目前国内柔性直流电网线路故障保护主要是配置在线路的一端，一般是线路的发送端(送端)，由线路的送端实现对整个线路保护，其除了采集本端电气信号外，还依赖于站间通信，导致线路保护的可靠性降低。同时，其线路保护所采用的行波保护没有根据换流站的运行工况进行适应性调整，导致对线路故障的识别可靠性降低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种柔性直流电网线路保护配置方法及装置，以解决目前柔性直流电网线路保护可靠性比较低的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种柔性直流电网线路保护配置方法，该配置方法在柔性直流电网线路的两端均配置线路保护系统，即在每个柔性直流电网线路送端和受端的换流站均配置相应的线路保护系统，各端线路保护系统中均至少配置有行波保护，且送端线路保护系统中的行波保护采用反行波信号，受端线路保护系统中的行波保护采用前行波信号。

所述的线路保护系统按照各极进行独立配置，对于双极线路，极1和极2线路保护由独立的保护主机实现。

所述线路保护系统采用“三重化”配置，通过“三取二“逻辑判断后输出保护动作信号。

所述的线路保护系统还包括有作为线路故障主保护的电压突变量保护和暂态量保护，以及作为线路故障后备保护的低压过流保护、线路低电压保护和直流线路纵差保护，所述直流线路纵差保护仅在站间通信正常时有效。

所述的线路保护系统所采集的电气信号采用直采方式，每个柔性直流电网线路送端和受端的保护系统仅采集本端电气信号。

所述的“三取二”逻辑采用FPGA实现。

本发明还提供了一种柔性直流电网线路保护配置装置，该装置包括设置在柔性直流电网线路送端和受端的线路保护系统，两端线路保护系统中均至少包括有行波保护单元，且送端的行波保护单元采用反行波信号进行行波保护，受端的行波保护单元采用前行波信号进行行波保护。

所述的线路保护系统按照各极进行独立配置，对于双极线路，极1和极2线路保护由独立的保护主机实现。

所述各端的线路保护系统均采用“三重化”配置，通过“三取二“逻辑判断后输出保护动作信号。

各线路保护系统还包括有作为线路故障主保护的电压突变量保护单元和暂态量保护单元，以及作为线路故障后备保护的低压过流保护单元、线路低电压保护单元和直流线路纵差保护单元，所述直流线路纵差保护单元仅在站间通信正常时有效。

本发明的有益效果是:本发明通过在柔性直流电网线路的两端均布设线路保护系统，即在每个柔性直流电网线路送端和受端的换流站均配置相应的线路保护系统，两端线路保护系统中均至少配置有行波保护，且送端线路保护系统中的行波保护采用反行波信号，受端线路保护系统中的行波保护采用前行波信号。本发明通过在柔性直流线路两端均配置线路保护，且能够根据换流站的运行工况采用不同的行波保护故障识别原理。因此具有单端电气量超高速故障识别、可靠性高、配置灵活和易于扩展等特点，保证了直流电网线路故障的超高速识别，提高了直流电网系统的可靠性和可用率。

附图说明

图1是柔性直流电网保护系统配置方法的示意图；

图2是单极主接线方式线路保护功能配置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明一种柔性直流电网线路保护配置方法的实施例

本发明的保护配置方法通过在柔性直流电网线路的两端均布设线路保护系统，即在每个柔性直流电网线路送端和受端的换流站均设置相应的线路保护系统，各线路保护系统中均至少配置有行波保护，且送端线路保护系统中的行波保护采用反行波信号，受端线路保护系统中的行波保护采用前行波信号。下面结合具体的实例对本发明的配置方法进行详细说明。

本发明的直流线路保护按照极进行配置，即正负极线路由同一个保护主机中的同一个板卡实现；针对半桥或全桥双极大地回线、半桥或全桥双极金属回线型主接线方式，直流线路保护按照各极进行独立配置，即极1和极2线路保护由独立的保护主机实现。本实施例中各保护系统所采集的电气信号采用直采方式，即由现场测量单元直接采集本端的电气信号即可。线路保护系统的逻辑保护判断采用保护逻辑板卡实现，在进行线路保护时，将现场测量单元直接连接至保护逻辑判断板卡。

为了提高保护的可靠性，本发明对按照各极进行配置的直流线路保护系统采用“三重化”配置，如图1所示，包括三个冗余配置的保护装置，各保护装置的输出信号经“三取二”逻辑判断后输出最终的保护动作信号，各保护装置信号由快速控制总线输出至三取二装置，三取二装置的“三取二”逻辑由FPGA实现，各保护装置输出的光纤信号采用IEC60044-8标准协议，开关量输出信号由IGBT实现。三取二装置判断保护动作出口后，通过直流断路器或控制系统快速隔离故障线路，经一段时间后，快速解锁恢复系统正常运行。

直流保护系统除了配置有行波保护功能外，还配置了电压突变量保护和暂态量保护，行波保护、电压突变量保护和暂态量保护作为线路故障的主保护功能。同时为了进一步提高保护的可靠性，该直流保护系统中还配置有作为线路故障后备保护的低压过流保护、线路低电压保护和直流线路纵差保护。各保护功能仅采集本端电气信号，不依赖站间通信，只有直流线路纵差保护仅在站间通信正常时有效。

线路保护系统按照各极进行独立配置，对于双极线路，极1和极2线路保护由独立的保护主机实现。当有新增扩展线路时，只需新增独立的保护判断板卡，不影响原有保护逻辑，如图2所示，只需针对扩建线路配置一套独立的线路保护即可。

本发明一种柔性直流电网线路保护配置装置的实施例

本发明的柔性直流电网线路保护配置装置包括布置在柔性直流电网线路两端的线路保护系统，即在每个柔性直流电网线路送端和受端的换流站均设置相应的线路保护系统，各线路保护系统中均至少设置有行波保护单元，且送端的线路保护系统采用反行波信号进行行波保护，受端的线路保护系统采用前行波信号进行行波保护。该配置装置的具体实现手段已在方法的实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。

本发明的配置方法及装置可采用嵌入式工业控制平台或PC装置来实现，此两种装置是直流输电领域常用的装置，这里不再具体介绍。

综上，本发明提出的柔性直流电网线路保护配置方法及装置为规划中的直流电网工程提供了的具体可行的技术方案，针对运行中的各种工况提出了具有针对性的配置原则和具体可行保护功能配置及其故障识别原理，具有单端电气量超高速故障识别、可靠性高、配置灵活和易于扩展等特点，保证了直流电网线路故障的超高速识别，提高了直流电网系统的可靠性和可用率。