CN107636922B - 直流电保护系统的改进或及其相关改进 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于保护DC电力网络(12)内的DC电力传输介质(16、116、216)的DC保护系统(10、110、210、310、410、510)。所述DC保护系统(10、110、210、310、410、510)包括：保护装置(14、114、214)，在使用时，联接到DC电力传输介质(16、116、216)，所述保护装置能够操作以保护所述DC电力传输介质(16、116、216)免于电气故障；测量设备，用于选择性地测量所述DC电力传输介质(16、116、216)的至少一个电学特性；以及控制器(18、118、218)，其被编程为：(i)通过比较从所述或每个测量的电学特性导出的前行波和回行波来确定所述电气故障的方向；(ii)通过比较从所述或每个测量的电学特性导出的第一和第二频率分量来确定所述电气故障是内部故障还是外部故障，其中所述第一频率分量的频率高于所述第二频率分量的频率；且(iii)如果所述电气故障的所述方向的所述确定和/或所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定符合预限定准则，那么操作所述保护装置(14、114、214)以保护所述DC电力传输介质(16、116、216)。

Description

直流电保护系统的改进或及其相关改进
技术领域
本发明涉及直流电(DC)保护系统和包括多个此类系统的DC电力网络。
背景技术
DC电力网络，例如DC电网等通常包括多个终端，所述终端中的每一个可操作地与电力转换器相关联以将DC电力传输网络与相应交流电(AC)网络互连。
相应的终端对通过DC电力传输介质的区段，例如传输线或电缆互连。保护装置，例如断路器和继电器等在故障的情况下操作以保护DC电力网络。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于保护DC电力网络内的DC电力传输介质的DC保护系统，所述DC保护系统包括：
保护装置，其在使用时联接到DC电力传输介质，所述保护装置能够操作以保护所述DC电力传输介质免于电气故障；
测量设备，其用以选择性地测量所述DC电力传输介质的至少一个电学特性；以及
控制器，其被编程以：
(i)通过比较从所述或每个测量的电学特性，例如电压或电流导出的前行波和回行波来确定所述电气故障的方向；
(ii)通过比较从所述或每个测量的电学特性导出的第一和第二频率分量来确定所述电气故障是内部故障还是外部故障，其中所述第一频率分量的频率高于所述第二频率分量的频率；且
(iii)如果所述电气故障的所述方向的所述确定和/或所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定符合预限定准则，那么操作所述保护装置以保护所述DC电力传输介质。
本发明的DC保护系统准许以仅需要获取DC电力传输介质的测量的电学特性的方式检测故障并对保护装置进行后续操作，即借助于合适值之间的比较来识别电气故障的方向和/或类型。
可局部地，即紧邻与DC电力传输介质相关联的控制器和保护装置获得此类测量，且因此本发明能够保护DC电力传输介质而不需要与一个或多个远程元件建立通信链路，在其它情况下需要所述一个或多个远程元件提供与所述控制器和保护装置相距长距离而发生的故障的指示。
当DC电力传输介质的可观长度(例如数百千米)意味着与一个或多个远程元件的通信不可靠，或建立在通信后接收信息的所得延迟使得相关联保护装置无法足够快速地操作以提供有意义的保护时，前述功能性特别合乎需要。
此外，仅仅依赖于局部电压和电流测量准许本发明的保护系统极其快速地(例如在故障发生的0.5毫秒内)操作保护装置。
在本发明的DC保护系统中提供上述控制器因此产生具有绝对选择性和快速响应时间的非单元DC保护系统。
优选地，所述控制器被编程以通过将所述或每个测量的电学特性与所述DC电力传输介质的浪涌阻抗或导纳组合来从所述或每个测量的电学特性导出每个行波。
控制器的上述特征准许导出行波而不需要与远程元件通信，所述通信可导致操作保护装置时的不合需要的延迟。
更优选地，所述控制器可被编程以通过以下操作来从所述或每个测量的电学特性导出每个行波：将所述或每个测量的电学特性转换成正序和零序分量；以及分别将所述正序和零序分量与所述DC电力传输介质的所述正序和零序浪涌阻抗或导纳组合。这实现了双极性DC电力传输介质的两个导体的互感和导纳的解耦。
可如下确定电气故障的方向，即前向或后向。
在本发明的实施例中，所述控制器可被编程以获得从所述或每个测量的电学特性导出的所述前行波和回行波的行波范数值。所述控制器可被编程以执行所述前行波和回行波的所述所获得的行波范数值之间的比较以确定所述电气故障的所述方向。所述前行波和回行波的所述所获得的行波范数值之间的所述比较可在每个行波从所述DC电力传输介质的一端传播到所述DC电力传输介质的另一端所花费的时间的两倍的持续时间内执行。
控制器的前述配置提供用于使用局部测量以识别电气故障的方向的可靠装置。
在本发明的其它实施例中，所述控制器可被编程以修改每个行波从而去除故障前分量。所述控制器可被编程以从所述修改后的前行波和回行波获得所述行波范数值。这改进了所获得的行波范数值之间的比较的准确度以识别电气故障的方向。
在以下情况时所述电气故障的所述方向的所述确定可符合所述预限定准则：
所述前行波的所述行波范数值对所述回行波的所述行波范数值的比率超出指示前向性故障的存在的预限定阈值；和/或
所述行波范数值中的任一个超出指示故障的存在的预限定阈值。
以此方式编程的控制器有利地改进本发明的DC保护系统进行其保护功能的能力。
所述前行波和回行波可以是电压行波或电流行波。
在本发明的实施例中，所述控制器可被编程以获得从所述或每个测量的电学特性导出的所述第一和第二频率分量的频率分量范数值，且所述控制器可被编程以执行所述所获得的频率分量范数值之间的比较以确定所述电气故障是内部故障还是外部故障。
控制器的前述配置提供用于使用局部测量以识别电气故障的类型的可靠装置。
在本发明的其它实施例中，当所述第一频率分量的所述频率分量范数值对所述第二频率分量的所述频率分量范数值的所述比率超出指示内部故障的存在的预限定阈值时，所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定可符合所述预限定准则。
以此方式编程的控制器有利地改进本发明的DC保护系统进行其保护功能的能力。
每个频率分量可为但不限于：
所述或每个测量的电学特性的频率分量；
从所述或每个测量的特性转换成的序分量的频率分量；
从所述或每个测量的电学特性导出的前行波或回行波的频率分量；或
从所述或每个测量的电学特性导出的正序或零序前行波或回行波的频率分量。
每个范数值可以是均方根值、绝对平均值或另一有序范数值。
在本发明的一个优选实施例中，当所述电气故障被识别为前向性故障和/或内部故障时，所述电气故障的所述方向的所述确定和所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定符合所述预限定准则。以此方式编程控制器有利地增强了本发明的DC保护系统的绝对选择性。
在本发明的另外其它实施例中，所述控制器可另外被编程以在接收到指示内部故障的存在的外部信号后操作所述保护装置，从而保护所述DC电力传输介质。
在有可能在例如DC电力网络中的远程终端之间适度通信的情况下，此配置有利地扩展了本发明的DC保护系统的功能性。
根据本发明的第二方面，提供一种DC电力网络，其包括如上文所描述的多个DC保护系统。
此DC电力网络共享与其中所包括的DC保护系统相关联的益处。
附图说明
现将参考附图借助于非限制性实例描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1为根据本发明的相应实施例的包括多个DC保护系统的DC电力网络的示意图；
图2为示意性示出图1中所示的DC保护系统中的每一个的一部分的控制器的示意图；
图3为示意性示出图2中所示的控制器的一部分的故障方向检测子单元26的示意图；且
图4为示意性示出图2中所示的控制器的一部分的内部故障检测子单元的示意图。
具体实施方式
根据本发明的第一实施例的DC保护系统大体上由参考标号10指定，且形成呈DC电网形式的DC电力网络12的部分，如图1中示意性地所示。
第一DC保护系统10包括第一保护装置14，在所示的实施例中，第一保护装置14是断路器，但例如继电器等其它类型的保护装置也是可能的。第一保护装置14(即，断路器)在使用时电耦合到DC电力传输介质16，即与DC电力传输介质16布置在一条直线上，且能够操作以保护DC电力传输介质16免于电气故障，即，使断路器脱扣以明确DC电力传输介质16内部的电气故障。
DC保护系统10还包括第一测量设备(图未示)，所述第一测量设备能够选择性地测量DC电力传输介质16的电压和电流。
另外，DC保护系统10包括第一控制器18，如图2所示，所述第一控制器18被编程以：
(i)通过比较从测量的电压和电流导出的前行波和回行波来确定电气故障的方向；
(ii)通过比较从测量的电压和电流导出的第一和第二频率分量来确定电气故障是内部故障还是外部故障，其中第一频率分量的频率高于第二频率分量的频率；且
(iii)如果电气故障的方向的确定和/或电气故障是内部故障还是外部故障的确定符合预限定准则，那么操作第一保护装置14以保护DC电力传输介质16。
在所示的实施例中，编程第一控制器18，使得当电气故障被识别为前向性故障和内部故障时，电气故障的方向的确定和电气故障是内部故障还是外部故障的确定符合预限定准则。
第一保护装置14、第一测量设备和第一控制器18中的每一个可操作地与DC电力网络12的第一终端20相关联。
在所示的实施例中，DC电力传输介质16由第一传输线限定，且更确切地说由第一双极性传输线，即并入有以不同极性操作的两个导体(图未示)的传输线限定。在其它实施例(图未示)中，DC电力传输介质16可替代地由第一传输电缆限定，所述第一传输电缆可或可不为双极性的，且可以是单极性的，即，可并入有以单极性操作的单导体。DC电力传输介质16还可由单极性传输线限定。当DC电力传输介质16由单极性传输电缆或线限定时，第一测量设备被配置成选择性地测量DC电力传输介质16的电压和电流。
由于DC电力传输介质16由双极性传输线限定，因此可获得正极性导体的正电压umP和正电流imP的测量的样本以及负极性导体的负电压umN和负电流imN的测量的样本。此外，可例如由下式给出取样周期Ts：
Ts＝1/96000秒
为了解耦DC电力传输介质16的两个导体的互感和导纳，接着将测量的电压umP、umN转换成正序和零序电压分量um1、um0，同时将测量的电流imP、imN转换成正序和零序电流分量im1、im0，如下：
Figure BDA0001467480790000071
如由图2中的参考标号22指示，第一控制器18被编程以通过分别将测量的电压和电流umP、umN、imP、imN的正序和零序分量um1、um0、im1、im0与DC电力传输介质16的正序和零序浪涌阻抗zc1、zc0和导纳yc1、yc1组合来导出前行电压波和回行电压波以及前行电流波和回行电流波fm1、fm0、bm1、bm0，如下：
Figure BDA0001467480790000072
Figure BDA0001467480790000073
Figure BDA0001467480790000074
Figure BDA0001467480790000075
其中
fm1是正序前行电压或电流波；
bm1是正序后行电压或电流波；
fm0是零序前行电压或电流波；
bm0是零序后行电压或电流波；
Figure BDA0001467480790000076
是时域中的正序浪涌阻抗；
Figure BDA0001467480790000077
是时域中的零序浪涌阻抗；
Figure BDA0001467480790000078
是时域中的正序浪涌导纳；
Figure BDA0001467480790000079
是时域中的零序浪涌导纳，
其中
R1和R1分别是每DC电力传输介质16长度的正序和零序电阻；
L1和L0分别是每DC电力传输介质16长度的正序和零序电感；
C1和C0分别是每DC电力传输介质16长度的正序和零序电容。
将理解，以上方程式中的符号*既定意味着卷积运算。
在本发明的其中DC电力传输介质16是单极性而非双极性的其它实施例中，不必要使用测量的电压和电流umP、umN、imP、imN的正序和零序分量um1、um0、im1、im0来导出电压和电流行波fm1、fm0、bm1、bm0。在此类实施例中，电压和电流行波fm1、fm0、bm1、bm0可替代地通过分别将测量的电压和电流umP、umN、imP、imN与DC电力传输介质16的浪涌阻抗zc1、zc0和导纳yc1、yc1组合来导出。
将理解，导出电压和电流行波两者fm1、fm0、bm1、bm0并非必需的，且控制器可替代地被编程以导出电压行波或电流行波。
第一控制器18的故障方向检测单元24包括两个故障方向检测子单元26，所述故障方向检测子单元26中的每一个被配置成识别电气故障的方向。任选地，特别在DC电力传输介质16是单极性而非双极性的情况下，所述故障方向检测子单元26可由单个故障方向检测子单元26替代。
故障方向检测子单元26中的第一个接收正序前行波和回行波fm1、bm1，而故障方向检测子单元26中的第二个接收零序前行波和回行波fm0、bm0。
如图3中的参考标号28所示，每个故障方向检测子单元26修改每个行波(为简洁起见指示为fm和bm)以通过例如对前行波和回行波应用高通滤波器或Δ技术或小波变换或小波滤波器组或差分运算来从行波fm、bm去除故障前分量。
作为实例，此处采用Δ技术以从每个行波fm、bm去除故障前分量：
y(n)＝x(n)-x(n-W)
其中
x是输入信号，所述输入信号是行波fm、bm；
y是输出信号，所述输出信号是修改后的行波Δfm、Δbm；
W是时间窗口长度，例如如果时间窗口是0.5毫秒且取样周期Ts如上所述是1/96000，那么通过下式给出时间窗口长度：
W＝0.0005/(1/96000)＝48
如图3中的参考标号30所示，每个故障方向检测子单元26接着从修改后的行波Δfm、Δbm获得行波范数值ΔFm、ΔBm。每个行波范数值ΔFm、ΔBm是均方根(RMS)值、绝对平均值或另一有序范数值。
作为实例，可从给定的修改后的行波Δfm、Δbm获得RMS值ΔFm、ΔBm，如下：
Figure BDA0001467480790000091
其中x是输入信号，所述输入信号是给定的修改后的行波Δfm、Δbm；
y是输出信号，所述输出信号是所获得的RMS值ΔFm、ΔBm；
W同样是时间窗口长度。
随后，每个故障方向检测子单元26执行所获得的行波范数值ΔFm、ΔBm之间的比较以确定是否满足两个条件。
在第一条件中，如果前行波fm的行波范数值ΔFm对后行波bm的行波范数值ΔBm的比率Rfb超出预限定阈值Rsetl，那么这指示存在前向性故障。Rset1具有范围[0，1]且可设置成例如0.1。
在第二条件中，如果所获得的行波范数值ΔFm、ΔBm中的任一个超出预限定阈值，对于电压行波范数值，预限定阈值是Uset，且对于电流压行波范数值，预限定阈值是Iset，那么这指示存在故障。Uset可设置成例如0.1每子单元，且Iset可设置成例如0.05每子单元。
在每个行波fm、bm从DC电力传输介质16的一端传播到DC电力传输介质16的另一端所花费的时间Tp的两倍的持续时间内执行所获得的行波范数值ΔFm、ΔBm之间的比较。通过将DC电力传输介质16的长度乘以给定行波fm、bm的速度来计算持续时间Tp。在持续时间Tp已经过去之后重设此比较。
如果满足第一和第二条件两者，那么对应故障方向检测子单元26提供指示前向性故障的存在的第一输出指示DDB_FWD。每个故障方向检测子单元26具有通常设置成1毫秒的Tdsetl的重设延迟。如果不满足第一和第二条件中的至少一个，那么对应故障方向检测子单元26将电气故障识别为后向性故障。
如果故障方向检测子单元26中的任一个或两个提供第一输出指示DDB_FWD且进而将第一输出指示DDB_FWD提供到第一控制器18的脱扣逻辑块32，那么故障方向检测单元24将电气故障识别为前向性故障。
以此方式，第一控制器18被编程以获得从测量的电压和电流umP、umN、imP、imN导出的前行波和回行波fm、bm的行波范数值ΔFm、ΔBm，且接着执行所获得的行波范数值ΔFm、ΔBm之间的比较以识别电气故障的方向。
第一控制器16的内部故障检测单元34包括两个内部故障检测子单元36，所述内部故障检测子单元36中的每一个被配置成识别电气故障的类型。任选地，特别在DC电力传输介质16是单极性而非双极性的情况下，所述内部故障检测子单元36可由单个内部故障检测子单元36替代。
如图4中所示，每个内部故障检测子单元36获得从测量的电压和电流uP、uN、iP、iN导出的第一和第二频率分量，即高频分量ΔbmH和低频分量ΔbmL的频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL。
更具体来说，高频分量ΔbmH和低频分量ΔbmL可以是呈以下形式的输入信号的频率分量：
给定的测量的电压或电流uP、uN、iP、iN；
给定的测量的电压或电流uP、uN、iP、iN的正序或零序分量um1、um0、im1、im0；
给定前行波或回行波fm、bm；或
给定正序和零序前行波或回行波fm1、fm0、bmi、bm0。
更确切地说，内部故障检测子单元36中的第一个被配置成接收呈以下形式的输入信号：正序前行波或回行波fm1、bm1，正极性导体的测量的电压uP或电流iP，或测量的电压uP或电流iP的正序分量um1、im1，且内部故障检测子单元36中的第二个被配置成接收呈以下形式的输入信号：零序前行波或回行波，负极性导体的测量的电压uN或电流iN，或测量的电压uN或电流iN的零序分量um0、im0。
对于每个内部故障检测子单元36，通过分别经由高频带通滤波器38和低频带通滤波器40传递输入信号来获得高频分量ΔbmH和低频分量ΔbmL。优选地，选择后行波bm作为输入信号，其中参考前向方向是从DC总线到DC电力传输介质16。
在图4中所示的实施例中，高频带通滤波器38具有12到24kHz的频带，且低频带通滤波器40具有1.5到3kHz的频带。将了解，选择这些频带值仅仅是为了说明本发明的实施，且可使用其它频带值，只要高频带通滤波器38的频带高于低频带通滤波器40的频带即可。每个带通滤波器38、40可通过小波变换实施为有限脉冲响应(FIR)带通滤波器组或无限脉冲响应(IIR)带通滤波器。
作为实例，每个带通滤波器38、40可被设计为基于零极点带通滤波器，其中频率响应的表达式所示在以下方程式中：
Figure BDA0001467480790000111
Figure BDA0001467480790000112
其中z1＝exp(j×2pi×fl×Ts-σ1×Ts)是较低频率f1的极点，例如f1＝2kHz；
σ1＝500是f1的衰减因数；
Z2＝exp(j×2p×f2×Ts-σ2×Ts)是较高频率f2的极点，例如f2＝12kHz；
σ2＝250是f2的衰减因数。
两个带通滤波器38、40的算法所示为：
ΔbmL(n)＝bm(n)-bm(n-1)+a1ΔbmL(n-1)-a2ΔbmL(n-2)ΔbmH(n)＝bm(n)-bm(n-1)+b1ΔbmH(n-1)-b2ΔbmH(n-2)
如由图4中的参考标号43指示，每个内部故障检测子单元36接着从高频分量ΔbmH和低频分量ΔbmL获得频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL。同样，每个频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL可以是均方根(RMS)值、绝对平均值或另一有序范数值。
作为实例，可从给定频率分量获得RMS值ΔBmH、ΔBmL，如下：
Figure BDA0001467480790000121
其中x是输入信号，所述输入信号是给定频率分量ΔbmH、ΔbmL；
y是输出信号，所述输出信号是所获得的RMS值ΔBmH、ΔBmL；
W同样是时间窗口长度。
随后，每个内部故障检测子单元36执行所获得的频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL之间的比较，以确定高频分量ΔbmH的频率分量范数值ΔBmH对低频分量ΔbmL的频率分量范数值ΔBmL的比率是否超出预限定阈值，即是否满足以下可辨别条件：
Figure BDA0001467480790000122
如果高频分量的频率分量范数值ΔBmH对低频分量ΔbmL的频率分量范数值ΔBmL的比率超出预限定阈值Rset2，那么这指示存在内部故障。Rset2具有范围[0，1]且可设置成例如0.2。
如果满足以上可辨别条件，那么对应内部故障检测子单元36提供指示内部故障的存在的第二输出指示DDB_INTNL。每个内部故障检测子单元36具有通常设置成1毫秒的Tdset2的重设延迟。如果不满足以上可辨别条件，那么对应内部故障检测子单元36将电气故障识别为外部故障。
如果内部故障检测子单元36中的任一个或两个提供第二输出指示DDB_INTNL，且进而将第二输出指示DDB_INTNL提供到第一控制器18的脱扣逻辑块32，那么内部故障检测单元34将电气故障识别为内部故障。
以此方式，第一控制器18被编程以获得从测量的电压和电流uP、uN、iP、iN导出的高频分量ΔbmH和低频分量ΔbmL的频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL，且接着执行所获得的频率分量范数值ΔBmH、ΔBmL之间的比较以识别电气故障的类型。
如之前所提及，编程第一控制器18，使得当电气故障被识别为前向性故障和内部故障时，电气故障的方向的确定和电气故障是内部故障还是外部故障的确定符合预限定准则。因此，当脱扣逻辑块32接收第一输出指示DDB_FWD和第二输出指示DDB_INTNL两者时，第一控制器18操作第一保护装置14以保护DC电力传输介质16免于电气故障。
另外，在例如从与DC电力传输介质16的另一端处的第二终端44相关联的第二控制器118接收到指示内部故障的存在的外部信号42后，第一控制器18将操作第一保护装置14，且被配置成操作呈另一断路器形式的第二保护装置114。以此方式，第二控制器118和第二保护装置114连同第二测量设备(图未示)一起限定第二DC保护系统110，所述第二DC保护系统110为DC电力传输介质16提供重叠、后备保护。
图1中所示的DC电力网络还另外包括在第二终端44与第三终端46之间延伸的另一DC电力传输介质116。
每个终端20、44、46经由前述DC电力网络12，即前述DC电网与对应的第一电力转换器48、第二电力转换器50或第三电力转换器52，以及相关联的第一AC网络54、第二AC网络56或第三AC网络58电互连。
第二终端44还具有可操作地与其相关联的第三DC保护系统210，其中所述第三DC保护系统210包括第三控制器218、第三保护装置214(呈又一断路器形式)和第三测量设备(图未示)。
以类似方式，第三终端46具有可操作地与其相关联的第四DC保护系统310，其中所述第四DC保护系统310同样类似地包括第四控制器318、第四保护装置314(呈又一断路器形式)和第四测量设备(图未示)。
第三DC保护系统210和第四DC保护系统310为另一DC电力传输介质116提供重叠保护。
图1中所示的DC电力网络12还进一步包括在第三终端46与第一终端20之间延伸的另一DC电力传输介质216。
第三终端46另外具有可操作地与其相关联的第五DC保护系统410，其包括相称的第五控制器418、第五保护装置414，同样为断路器和第五测量设备(图未示)，而第一终端20具有可操作地与其相关联的第六DC保护系统510，其类似地具有相称的第六控制器518、第六保护装置514(同样为断路器)和第六测量设备(同样图未示)。
第五DC保护系统410和第六DC保护系统510为另一DC电力传输介质216提供重叠保护。
在图1中所示的DC电力网络12，即DC电网14的实施例中，第二DC保护系统110、第三DC保护系统210、第四DC保护系统310、第五DC保护系统410和第六DC保护系统510与上面所描述的第一DC保护系统10相同。

Claims (15)

1.一种DC保护系统，用于保护DC电力网络内的DC电力传输介质，所述DC保护系统包括：
保护装置，所述保护装置在使用时被耦合到DC电力传输介质，所述保护装置能够操作以保护所述DC电力传输介质免于电气故障；
测量设备，所述测量设备用以选择性地测量所述DC电力传输介质的一个或多个电学特性；以及
控制器，所述控制器被编程以：
（i）通过比较从本地测量的一个或多个电学特性或者本地测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的前行波和回行波来确定所述电气故障的方向；
（ii）通过比较从测量的一个或多个电学特性或者测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的第一频率分量和第二频率分量来确定所述电气故障是内部故障还是外部故障，其中所述第一频率分量的频率高于所述第二频率分量的频率；并且
（iii）如果所述电气故障的方向的确定和/或所述电气故障是内部故障还是外部故障的确定符合预定准则，那么操作所述保护装置以保护所述DC电力传输介质。
2.根据权利要求1所述的DC保护系统，其中所述控制器被编程以通过将所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性与所述DC电力传输介质的浪涌阻抗或导纳进行组合来从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出每个行波。
3.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中，所述控制器被编程以通过以下操作来从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出每个行波：将所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性转换成正序分量和零序分量；以及将所述正序分量和零序分量分别与所述DC电力传输介质的所述正序浪涌阻抗或导纳和零序浪涌阻抗或导纳进行组合。
4.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中所述控制器被编程以获得从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的所述前行波和回行波的行波范数值，并且所述控制器被编程以执行所述前行波和回行波的获得的行波范数值之间的比较以便确定所述电气故障的所述方向。
5.根据权利要求4所述的DC保护系统，其中在每个行波从所述DC电力传输介质的一端传播到所述DC电力传输介质的另一端所花费的时间的两倍的持续时间内执行所述前行波和回行波的所述获得的行波范数值之间的比较。
6.根据权利要求4所述的DC保护系统，其中所述控制器被编程以修改每个行波以便去除故障前分量，并且所述控制器被编程以从修改后的前行波和回行波获得所述行波范数值。
7.根据权利要求4所述的DC保护系统，其中在以下情况时所述电气故障的所述方向的所述确定符合所述预定准则：
所述前行波的所述行波范数值对所述回行波的所述行波范数值的比率超出指示前向性故障的存在的预定阈值；和/或
所述行波范数值中的任何一个超出指示故障的存在的预定阈值。
8.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中所述前行波和回行波是电压行波或电流行波。
9.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中所述控制器被编程以获得从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的所述第一频率分量和第二频率分量的频率分量范数值，并且所述控制器被编程以执行获得的频率分量范数值之间的比较以便确定所述电气故障是内部故障还是外部故障。
10.根据权利要求9所述的DC保护系统，其中当所述第一频率分量的所述频率分量范数值对所述第二频率分量的所述频率分量范数值的比率超出指示内部故障的存在的预定阈值时，所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定符合所述预定准则。
11.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中每个频率分量是：
所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性的频率分量；
从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性转换成的序分量的频率分量；
从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的前行波或回行波的频率分量；或
从所述测量的一个或多个电学特性或者所述测量的多个电学特性中的每个测量的电学特性导出的正序或零序前行波或回行波的频率分量。
12.根据权利要求4所述的DC保护系统，其中每个范数值是均方根值或绝对值平均值。
13.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中当所述电气故障被识别为前向性故障和/或内部故障时，所述电气故障的所述方向的所述确定和所述电气故障是内部故障还是外部故障的所述确定符合所述预定准则。
14.根据权利要求1或2所述的DC保护系统，其中所述控制器另外被编程以在接收到指示内部故障的存在的外部信号后操作所述保护装置以便保护所述DC电力传输介质。
15.一种DC电力网络，所述DC电力网络包括根据权利要求1至14中的任何一项所述的DC保护系统。
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