中文名称 直流线路保护

英文名称 DClineprotection

中文名称：直流线路保护；英文名称：DClineprotection；定义1：直流线路故障的保护。包括直流线路行波保护、微分欠压保护、直流线路纵差保护等。...2100433B

由于微网线路故障电流的特殊性，使得传统的保护方案不再适用。因此不少国内外学者开始对微网线路保护配置进行研究，从是否依赖通信技术以及保护原理的实现方法上，将微电网线路保护方案的研究主要分为以下3类 ：

1）基于本地量的微网保护：对传统保护原理进行修改以适应微网新的故障特征，成本低，对配网自动化要求不高。保护整定值不可实时调整，不能完全适应微网的特殊性。

2）基于中央控制的微网保护：在线对保护定值整定和对故障定位，克服了微网复杂运行状态对保护的影响。依赖通信，实时性要求较高，中央保护单元需要处理海量的网信息，存在单点失效的风险。

3）基于分区的微网保护：实现微网的有限区域集成保护，避免中央保护单元因为处理信息量过人而导致保护延迟动作。必须协调控制每个保护单元，增加了微网保护的复杂性，不利于最大限度的利用微源。

（1）基于本地量的微网保护。有文献提出采用反时限的保护方案，通过选择合理的反时限形状系数和动作时间常数完成上下级保护间的配合。并根据保护与故障点的距离不同造成的电压跌落程度不同，提出采用低电压加速因子提高传统反时限保护方案的动作速度。前者提出基于负荷阻抗的反时限低阻抗保护方案，后者提出低电压加速反时限过电流保护方案。也有文献在微网拓扑图简化的基础上，提出基于边电压的微网保护方案。该方法的局限性在于对拓扑变化具有一定的依赖性，对于合闸瞬间以及网络拓扑刚刚改变后发生故障的情况保护无法正确动作。有文献提出一种基于母线上导纳量变化为判据的保护方案，通过比较故障前后母线上测量导纳的幅值与相角的变化，有效地区分微电网的区内外故障，实现故障的检测与定位。该保护方案比单纯运用电流或电压变化为故障判据，具有更高的灵敏性和可靠性。但对于含过渡电阻的故障类型可能导致保护方案的部分失灵，需配备相应的后备保护;

（2）基于中央控制的微网保护。有研究应用微网中央保护单元与微网中的所有继电器和微源实时通信，通过在线监测微网运行模式的变化，DG的数量、类型、状态，方向元件信息和电压、电流故障分量信息来确定故障类型，以便实时整定动作值，并通过断路器和负荷电流信息确定故障位置。不足的是一旦某一元件发生变化，需要重新计算整定，此时若发生故障微网可能处于无保护的状态，同时如果传输信息错误或没有实时同步信息保护可能会误动或拒动。也有文献提出基于故障电流方向角判别的微电网自适应保护方法，有效地解决了微电网故障潮流多向性引起保护的误动作问题;将微网实时拓扑结构转化为树形节点路径图，采用树形节点搜索方法及节点路径算法对微网内保护装置的动作值及动作时限进行实时整定，有效地解决了对不同运行方式及拓扑结构下微电网保护装置动作值的自适应整定问题。有文献提出了利用智能继电器及控制网络辅助的保护方案，用智能数字测量单元代替价格昂贵的继电器，中央控制器与数字测量单元通过控制网络连接能够实现同样的保护功能。文中将微网闭环结构配置，有效地解决了微电网运行在孤岛模式下切除故障线路后，引起的发电功率与负载不匹配的问题。而建立的新的高阻抗故障探测方法，可以在检测到的故障电流较小时，就动作跳闸。

（3）基于分区的微网保护。有文献提出了基于Multi Agent的微网分区保护实现方案。将微网划分为若干保护区域，利用阻抗元件和功率变化量方向元件锁定故障区域，同时利用Agent之间的协作能力提高了微网保护的整体性能，能够进行在线协调整定，更适合于微网灵活多变的运行方式及双向潮流的特点。也有文献引入正序故障分量原理，提出一种基于有限区域集成的保护方案。将微电网以母线为依据分割为若干个区域，在每个区域设置一个有限区域保护单元。利用各区域主馈线与从馈线的正序故障分量电流相角差实现故障区域和故障线路的定位。不足是故障时微源的电压会有所跌落，对保护方案的适应性产生影响。有文献提出利用故障前后的电流方向判断故障区域，将断路器间的区域作为最小研究单元，区域内的DG接入或者退出不影响保护。前者还在微网系统设置一个中央保护单元，汇集各MTU提供的故障电流方向信息，通过计算来锁定故障区域。后者将数据通信和保护装置的故障信息交换分开，保护信息只是简单的布尔信号，能在相邻保护装置之间高速传递。也有文献提出了微网分割区域的概念，并将分割区域看成是图的节点，断路器看成是图的边，建立微网的图模型。将对综合电流方向的判断转移到对边电流方向的判断，进而提出了边方向变化量保护。缺点是仅适合辐射型网络，当电网中出现环网时，无法应用。且当微网新增或减少支路时，需重新分割区域。

高压直流输电是远距离大容量电能输送的一种重要方式，然而受换流器结构的限制，传统高压直流系统存在换相失败等固有缺陷。整流侧采用电网换相换流器（LCC）、逆变侧采用电压源型换流器（VSC）的LCC-VSC混合直流输电系统既能够避免换相失败的发生，同时相较于纯柔性直流输电系统可降低成本，是未来高压直流输电的重要发展方向之一。由于LCC-VSC混合高压直流输电系统两端结构不对称，故障后的特征与传统的直流输电系统相差较大，传统的直流输电线路保护方案在混合直流输电系统中不再适用，因而必须研究适用于LCC-VSC混合高压直流系统的线路保护方案。本项目针对LCC-VSC混合高压直流输电系统，通过对线路边界的频率特性、线路区内外故障的特征进行深入分析，研究了适用于混合直流输电系统的线路保护原理并构建了完整的保护方案。具体工作如下：在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立了详细的LCC-VSC混合直流输电系统电磁暂态仿真模型，并提出了一种模块化多电平换流器的快速仿真模型。分析了现有高压直流输电系统线路保护在混合直流输电系统中的适应性，指出传统直流输电线路保护应用于LCC-VSC混合直流输电系统中的最大问题在于：当VSC一侧线路限流平波电抗器较小时，整流侧单端量主保护难以区分对端线路区外故障和线路区内末端故障及高阻故障情况。通过理论推导和仿真实验，对线路两端边界的折反射频率特性、区内外故障特征、线路极间耦合特性进行了深入分析。在此基础上提出了多种利用单极单端信息的故障选极原理和利用双极单端信息的故障选极原理，提出了基于反行波变化量的单端量主保护新原理、基于线模首行波电压回升比的超高速单端量主保护新原理，并提出了基于电流故障分量极性特征的纵联保护和基于混合方向元件的纵联保护作为线路后备保护。仿真测试表明所提的保护原理在速动性、选择性、耐受过渡电阻等方面具有良好的性能，所提超高速单端量主保护新原理的故障选区速度理论上最快仅需数十微秒、且保护性能受过渡电阻影响较小，很好的解决了现有保护存在的问题。 2100433B