CN107942204A - 一种直流汇集电缆的综合保护方法及装置 - Google Patents

一种直流汇集电缆的综合保护方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种直流汇集电缆的综合保护方法及装置，涉及直流汇集并网系统的故障保护技术领域。该方法可抑制故障电流、准确定位直流电缆故障位置。该方法主要包括：构建直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，等效电路含本方法采用的串联限流电抗；根据电容放电等效电路及保护约束条件，计算所述限流电抗的电抗参数值；在直流电缆串入所述电抗参数值的限流电抗；获取直流电缆中串入的限流电抗上的电压值；根据限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；根据故障类型，计算并定位故障点的位置。本申请主要应用于新能源直流汇集网络及其他直流输电、配电网络中的直流电缆的故障保护和故障定位。

Description

一种直流汇集电缆的综合保护方法及装置
技术领域
本申请涉及直流汇集并网系统的故障保护技术领域，尤其涉及一种直流汇集电缆的综合保护方法及装置。
背景技术
大型光伏电站是大规模集中利用太阳能的有效方式。然而，随着光伏电站规模的不断扩大，传统交流升压汇集系统的谐波谐振、无功传输问题日益突出，严重影响光伏电站的安全运行及送出能力。采用直流替代交流是破解交流升压汇集和交流接入技术瓶颈的有效手段，光伏电站采用直流升压汇集送出成为当前及未来的发展方向。
大型光伏电站中的光伏电源、DC/DC换流器和DC/AC逆变器等均包含大量的电力电子器件，使得直流系统具有惯性小、响应速度快的特点。对于连接多类型换流器的直流电缆及连接光伏电站和电网之间的直流电缆，当直流电缆发生故障时，直流侧电容快速放电，放电电流在几毫秒内上升至峰值，故障放电过程对直流电网具有很强的冲击，易造成电力设备的损坏，因此限制故障电流和快速隔离故障成为直流电缆保护的关键问题。为了降低电缆故障对光伏电站的影响，一方面为直流电缆增设必要的故障限流装置，抑制故障过程对系统的冲击和影响；另一方面，应该具有快速响应和判断的能力，一旦发生故障，能够快速识别并隔离故障，确保电网和电力设备的安全。
现有技术中，根据故障瞬时电流/电压变化率大的特征，相关研究提出了过电流保护、欠电压保护和电流/电压变化率保护。但是直流电缆规模小、供配电电缆较短时，上述保护方案一方面受过渡电阻影响大，保护参数整定困难，另一方面需要通过延时来保证选择性，不具备快速切除故障的能力。还有研究提出在直流电网中应用超导故障限流器，可有效降低故障电流的峰值，延长保护动作的时间裕度，但由于投入电阻超导限流器，大大增加了成本。直流电缆具有安全可靠性高、隐蔽性好的特点，在直流电网中得到越来越广泛的应用，但是电缆多铺设于地下，一旦发生故障，查寻故障点异常困难，如何准确快速定位电缆故障是亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种直流汇集电缆的综合保护及装置，以解决现有技术中不能准确定位直流线缆故障位置及有效保护电力设备的问题。
第一方面，本申请提供了一种直流汇集电缆的综合保护方法，该方法包括：
构建所述直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，并计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间，所述电容放电等效电路的构建条件为所述直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零；
根据预置约束条件，计算所述电容放电等效电路的所述限流电抗的电抗参数值，所述约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限；
在直流电缆中串入四个电抗值等于所述电抗参数值的限流电抗，所述串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置；
根据预置电流/电压的参考正方向，获取所述限流电抗上的电压值；
根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，所述故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；
根据所述故障类型，计算并定位故障点的位置；
根据所述始端限流电抗电压值和所述终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立；
如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
第二方面，本申请还提供了一种直流汇集电缆的综合保护装置，所述装置包括：
计算及获取单元，用于构建所述直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，并计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间，所述电容放电等效电路的构建条件为所述直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零，根据预置约束条件，计算所述电容放电等效电路的所述限流电抗的电抗参数值，所述约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限，根据预置电流/电压的参考正方向，获取所述限流电抗上的电压值；
串入单元，用于在直流电缆中串入四个电抗值等于所述电抗参数值的限流电抗，所述串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置；
故障类型判断单元，用于根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，所述故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；
定位单元，用于根据所述故障类型，计算并定位故障点的位置；
保护判据判断单元，用于根据所述始端限流电抗电压值和所述终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立；
执行单元，用于如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
第三方面，本申请还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；所述处理器可以执行所述存储器中所存储的程序或指令，从而实现以第一方面各种实现方式所述直流汇集电缆的综合保护方法。
第四方面，本申请还提供了一种存储介质，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可实现包括本申请提供的直流汇集电缆的综合保护方法各实施例中的部分或全部步骤。
采用上述实现方式，在直流电缆串入限流电抗，既限制了故障电流，保护了系统脆弱元件，同时延长了保护动作的时间要求。在此基础上，利用串入限流电抗暂态电压，以及两端电流信息，确定故障点位置，能够快速准确的实现故障识别。在定位故障过程中，利用双端信息，不受故障类型、位置和过渡电阻的影响。采用故障动作判据简单可靠，能够适用于直流配电网，对直流电缆进行保护和故障定位，具有较高应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种直流汇集电缆的综合保护方法流程图；
图2为本申请提供的一种在变流器和直流电缆一端之间串入限流电抗的示意图；
图3为本申请提供的一种电容放电等效电路的结构示意图；
图4为本申请提供的一种直流电缆发生极间故障的等效电路示意图；
图5为本申请提供一种判断直流电缆故障类型的方法流程图；
图6为本申请提供的一种直流汇集电缆的综合保护装置组成框图。
图7为本申请提供的故障类型判断单元组成框图。
具体实施方式
参见图1，为本申请提供的一种直流汇集电缆的综合保护方法流程图。如图1所示，该方法包括：
101、构建直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间。
参见图2，为本申请提供的一种在变流器和直流电缆一端之间串入限流电抗的示意图。在本申请实施例中，以大型光伏站采用的两电平并网变流器典型拓扑为例，在该拓扑结构中，光伏电站通过直流电缆传输电能，并通过两电平并网变流器进行交直流变换后并入交流主电网。如图2所示，该拓扑结果中直流侧电容中性点采用直接接地方式。以该拓扑结构为基础，构建直流电缆的预置故障的电容放电等效电路，电容放电等效电路的构建条件为所述直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零。预置故障的故障类型为极间故障，其极间故障的极间电阻为零或极间故障带过渡电阻。直流电容放电等效电路包括串联的限流电抗。
参见图3，为本申请提供的一种电容放电等效电路的结构示意图。电容放电等效电路包括限流电抗。如图3所示，在电容放电阶段，故障电流由直流侧并联电容、限流电抗，电缆以及故障电阻组成的放电回路决定，电容放电等效电路的极间故障阻抗为零。
102、根据预置约束条件，计算电容放电等效电路的限流电抗的电抗参数值。
根据图3所述的电容放电等效电路，可知放电阶段应满足表达式：
直流电缆的电阻数值较小，一般能满足记L'x＝Lx+Llim从而由上式可以得到一对共轭复数特征根：
则有，
设故障发生在零时刻，此时的直流电缆的电压和电流为额定值U0和I0，则直流电缆故障后电压与电流的关系为：
udc＝Ae-σtsin(ωt+θ)
式中：
由上述公式可知，故障电流的幅值KM主要由系数项决定，因此对故障电流的幅值进行简化分析得：
随着电感的L'x增大，故障电流的峰值会得到抑制。根据电缆故障电气特性、断路器开断能力与保护动作时限确定限流电抗的参数。需要保证故障电流峰值小于直流断路器开断电流，同时电容电压下降为零的时间大于保护动作时间，即需要满足约束条件：
式中，Imax为故障电流峰值；ICBmax为断路器开断电流值；tmax为电容电压下降为零的时间；tF为故障判别的时间；tCB为直流断路器开断时间。
以直流电缆发生最严重故障进行考虑，即直流电缆始端发生故障，此时故障电流峰值和电容电压下降为零的时间分别为：
式中，U0和I0为直流电缆的额定电压、电流值；C为直流侧并联电容；Llim为串入限流电抗；
根据断路器开断能力进行整定，得到限流电抗的初始数值：
式中Kr为可靠系数，可取1.1。确定限流电抗的初始数值后，将该值带入式进行计算得到电容电压下降为零的时间tmax，校验该值是否满足tmax＞tF+tCB；如未满足保护动作时间校验要求，则适当提高可靠系数数值，直至满足保护动作时间要求。因此，在限流电抗的参数选择上，应当在满足约束条件基础上，在一定裕度下选择尽量小的限流电抗数值。其约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限。
103、在直流电缆中串入四个电抗值等于所述限流电抗参数值的限流电抗。
电力网中所采用的限流电抗，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。采用限流电抗，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。本申请中限流电抗的串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置。
104、根据预置电流/电压的参考正方向，获取限流电抗上的电压值。
参见图4，为本申请提供的一种直流电缆发生极间故障的等效电路示意图。故障发生后，电压会迅速跌落，如图4所示，设定电压/电流的正方向，电缆安装限流电抗参数值相同，故障发生后，故障电缆两端限流电抗电压都为正值，而非故障电缆两端限流电抗电压值互为相反数。大型光伏站直流汇集系统的输出端输出的是直流信号，直流信号经过交直流转换，再分流入户。终端，是指在直流信号传输过程中的连接交直流转换的直流信号输出端。终端限流电抗电压值，是指距离终端较近的限流电抗的电压值，其电压值的正负与预置电流/电压的正方向相对应。始端，是指在直流信号传输过程中的连接大型光伏站直流汇集系统的直流信号输入端。始端限流电抗电压值，是指距离始端较近的限流电抗的电压值，其电压值的正负与预置电流/电压的正方向相对应。
105、根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型。
故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障。根据终端限流电抗电压值和始端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型。故障发生后，故障极电缆上的两端限流电抗电压均为正值，而非故障极电缆上两端的限流电抗电压值很小，且符号相反。故障极判据可表示为：
式中：UM0+、UN0+和UM0―、UN0―分别为M端(终端)、N端(始端)的正极和负极的限流电抗电压。当正极故障和负极故障条件同时满足，则判断为极间故障。
106、根据故障类型，计算并定位故障点的位置。
故障类型不同，其定位故障点的方法也不完全相同。定位故障点位置，可以是与始端相距的位置，也可以是与终端相距的位置，在本申请实施例中不做限定。具体的，根据故障类型，计算终端与故障点的距离；和/或，根据故障类型，计算始端与故障点的距离。为了准确定位以及快速查找到故障点的准确位置，可以同时计算故障点距离始端和终端的距离。其定位方法是依据电路中电流与电压的关系计算的。
107、根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立。
具体包括判断保护启动判据是否成立，所述保护启动判据为du/dt＞Δuset，其中du/dt为所述终端限流电抗电压值或者所述始端限流电抗电压值的电压变化率，Δuset为预置门槛值；
如果所述保护启动判据成立，则判断保护动作判据是否成立，所述保护动作判据为其中df为所述故障点与所述直流电缆终端的距离，df′为所述故障点与所述直流电缆始端的距离，dset为保护定值，数值上设为直流电缆全长的一半。
108、如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
采用本实现方式，在直流电缆串入限流阻抗，既限制了故障电流，保护了系统脆弱元件，同时延长了保护动作的时间要求。在此基础上，利用串入限流电抗暂态电压，以及两端电压电流信息，确定故障点位置，能够快速准确的实现故障识别。在定位故障过程中，利用双端信息，不受故障类型、位置和过渡电阻的影响。采用故障动作判据简单可靠，能够适用于直流配电网，对直流电缆进行保护和故障定位，具有较高应用价值。
参见图5，为本申请提供一种判断直流电缆故障类型的方法流程图。终端限流电抗电压值包括终端正极电抗电压值和终端负极电抗电压值，始端限流电抗电压值包括始端正极电抗电压值和始端负极电抗电压值。
如图5所示，根据终端限流电抗电压值和始端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，包括：
501、判断第一判断条件是否成立。
第一判断条件为终端正极电抗电压值与始端正极电抗电压值的和的绝对值，是否大于终端正极电抗电压值或始端正极电抗电压值的绝对值中的最大值。
502、判断第二判断条件是否成立。
第二判断条件为终端负极电抗电压值与始端负极电抗电压值的和的绝对值，是否大于终端负极电抗电压值或始端负极电抗电压值的绝对值中的最大值。
503、如果第一判断条件成立且第二判断条件不成立，则确定直流电缆的故障类型为正极故障。
504、如果第一判断条件不成立且第二判断条件成立，则确定直流电缆的故障类型为负极故障。
505、如果第一判断条件和第二判断条件同时成立，则确定直流电缆的故障类型为极间故障。
采用上述实现方式，以终端正极电抗电压、始端正极电抗电压、终端负极电抗电压和始端负极电抗电压，共同判定直流电缆的故障类型，使得判断的结果更为准确。
在图1所示方法的基础上，根据故障类型，计算直流电缆终端与故障点的距离，包括：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离，正极终端故障距离公式为：
其中，d+为故障点与直流电缆正极终端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为直流电缆正极终端的对地电压，uN+为直流电缆正极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM+为流经直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
为了终端故障距离的数据更准确，如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，方法还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，正极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建负极终端故障距离公式并计算终端故障距离，负极终端故障距离公式为：
其中，d-为故障点与直流电缆负极终端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为直流电缆负极终端的对地电压，uN-为直流电缆负极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM-为流经直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
为了终端故障距离的数据更准确，构建负极终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，还包括：根据负极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，负极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算终端故障距离，极间终端故障距离公式为：
其中，d+,-为故障点与直流电缆终端的距离；d+为故障点与直流电缆正极终端的距离；d-为故障点与直流电缆负极终端的距离。
为了终端故障距离的数据更准确，如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，方法还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，极间故障距离均值公式为：
采用上述实现方式，计算故障点与终端的故障距离，以终端为起点，确定故障点位置。
在图1所示方法的基础上，根据故障类型，计算直流电缆始端与故障点的距离，包括：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′+为故障点与直流电缆正极始端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为直流电缆正极终端的对地电压，uN+为直流电缆正极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM+为流经直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，方法还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，正极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′-为故障点与直流电缆负极始端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为直流电缆负极终端的对地电压，uN-为直流电缆负极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM-为流经直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，方法还包括：
根据负极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，负极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′+,-为故障点与直流电缆始端的距离；d′+为故障点与直流电缆正极始端的距离；d′-为故障点与直流电缆负极始端的距离。
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，方法还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，极间故障距离均值公式为：
采用上述实现方式，计算故障点与始端的故障距离，以始端为起点，确定故障点位置。
作为上述方法的实现，参见图6，为本申请提供的一种直流汇集电缆的综合保护装置组成框图；参见图7，为本申请提供的故障类型判断单元组成框图。如图6所示，该装置包括：
计算及获取单元61，用于构建直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，并计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间，电容放电等效电路的构建条件为直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零，根据预置约束条件，计算电容放电等效电路的限流电抗的电抗参数值，约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限之后，根据预置电流/电压的参考正方向，获取限流电抗上的电压值；
串入单元62，用于在直流电缆中串入四个电抗值等于所述限流电抗参数值的限流电抗，串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置；
故障类型判断单元63，用于根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；
定位单元64，用于根据故障类型，计算并定位故障点的位置；
保护判据判断单元65，用于根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立；
执行单元66，用于如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
进一步地，终端限流电抗电压值包括终端正极限流电抗电压值和终端负极限流电抗电压值，始端限流电抗电压值包括始端正极限流电抗电压值和始端负极限流电抗电压值；
如图7所示，故障类型判断单元63，包括：
判断模块631，用于判断第一判断条件是否成立，第一判断条件为终端正极限流电抗电压值与始端正极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于终端正极限流电抗电压值或始端正极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
判断模块631，还用于判断第二判断条件是否成立，第二判断条件为终端负极限流电抗电压值与始端负极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于终端负极限流电抗电压值或始端负极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
确定模块632，用于如果第一判断条件成立且第二判断条件不成立，则确定直流电缆的故障类型为正极故障；
确定模块632，还用于如果第一判断条件不成立且第二判断条件成立，则确定直流电缆的故障类型为负极故障；
确定模块632，还用于如果第一判断条件和第二判断条件同时成立，则确定直流电缆的故障类型为极间故障。
进一步地，定位单元64，用于：
根据故障类型，计算直流电缆终端与故障点的距离；和/或，
根据故障类型，计算直流电缆始端与故障点的距离。
进一步地，定位单元64，用于：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离，正极终端故障距离公式为：
其中，d+为故障点与直流电缆正极终端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为直流电缆正极终端的对地电压，uN+为直流电缆正极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM+为流经直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建负极终端故障距离公式并计算终端故障距离，负极终端故障距离公式为：
其中，d-为故障点与直流电缆负极终端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为直流电缆负极终端的对地电压，uN-为直流电缆负极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM-为流经直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算终端故障距离，极间终端故障距离公式为：
其中，d+,-为故障点与直流电缆终端的距离；d+为故障点与直流电缆正极终端的距离；d-为故障点与直流电缆负极终端的距离。
进一步地，如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，该装置还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，正极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建负极终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，该装置还包括：
根据负极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，负极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，该装置还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内终端故障距离的平均值，极间故障距离均值公式为：
进一步地，定位单元64，用于：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′+为故障点与直流电缆正极始端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为直流电缆正极终端的对地电压，uN+为直流电缆正极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM+为流经直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′-为故障点与直流电缆负极始端的距离，l为直流电缆的线路总长度，LM0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为直流电缆负极终端的对地电压，uN-为直流电缆负极始端的对地电压，RU为直流电缆的单位电阻，LU为直流电缆的单位电感，iM-为流经直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，始端故障距离公式为：
其中，d′+,-为故障点与直流电缆始端的距离；d′+为故障点与直流电缆正极始端的距离；d′-为故障点与直流电缆负极始端的距离。
进一步地，如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，该装置还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，正极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，该装置还包括：
根据负极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，负极故障距离均值公式为：
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，该装置还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内始端故障距离的平均值，极间故障距离均值公式为：
进一步地，保护判据判断单元65，用于：
判断保护启动判据是否成立，保护启动判据为du/dt＞Δuset，其中du/dt为终端限流电抗电压值或者始端限流电抗电压值的电压变化率，Δuset为预置门槛值；
如果保护启动判据成立，则判断保护动作判据是否成立，保护动作判据为其中df为故障点与直流电缆终端的距离，d′f为故障点与直流电缆始端的距离，dset为保护定值，数值上设为直流电缆全长的一半。
采用本实现方式，在直流电缆串入限流阻抗，既限制了故障电流，保护了系统脆弱元件，同时延长了保护动作的时间要求。在此基础上，利用串入限流电抗暂态电压，以及两端电压电流信息，确定故障点位置，能够快速准确的实现故障识别。在定位故障过程中，利用双端信息，不受故障类型、位置和过渡电阻的影响。采用故障动作判据简单可靠，能够适用于直流配电网，对直流电缆进行保护和故障定位，具有较高应用价值。
具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的直流汇集电缆的综合保护方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种直流汇集电缆的综合保护方法，其特征在于，所述方法包括：
构建所述直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，并计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间，所述电容放电等效电路的构建条件为所述直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零；
根据预置约束条件，计算所述电容放电等效电路的所述限流电抗的电抗参数值，所述约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限；
在直流电缆中串入四个电抗值等于所述电抗参数值的限流电抗，所述串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置；
根据预置电流/电压的参考正方向，获取所述限流电抗上的电压值；
根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，所述故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；
根据所述故障类型，计算并定位故障点的位置；
根据所述始端限流电抗电压值和所述终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立；
如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端限流电抗电压值包括终端正极限流电抗电压值和终端负极限流电抗电压值，所述始端限流电抗电压值包括始端正极限流电抗电压值和始端负极限流电抗电压值；
所述根据所述终端限流电抗电压值和所述始端限流电抗电压值，判断所述直流电缆的故障类型，包括：
判断第一判断条件是否成立，所述第一判断条件为所述终端正极限流电抗电压值与始端正极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于所述终端正极限流电抗电压值或所述始端正极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
判断第二判断条件是否成立，所述第二判断条件为所述终端负极限流电抗电压值与始端负极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于所述终端负极限流电抗电压值或所述始端负极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
如果所述第一判断条件成立且第二判断条件不成立，则确定所述直流电缆的故障类型为正极故障；
如果所述第一判断条件不成立且第二判断条件成立，则确定所述直流电缆的故障类型为负极故障；
如果所述第一判断条件和所述第二判断条件同时成立，则确定所述直流电缆的故障类型为极间故障。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述故障类型，计算并定位故障点的位置，包括：
根据所述故障类型，计算所述直流电缆终端与所述故障点的距离；和/或，
根据所述故障类型，计算所述直流电缆始端与所述故障点的距离。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障类型，计算所述直流电缆终端与所述故障点的距离，包括：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离，所述正极终端故障距离公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mo>+</mo> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d+为所述故障点与所述直流电缆正极终端的距离，l为所述直流电缆的线路总长度，LM0为所述直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为所述直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为所述直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为所述直流电缆正极终端的对地电压，uN+为所述直流电缆正极始端的对地电压，RU为所述直流电缆的单位电阻，LU为所述直流电缆的单位电感，iM+为流经所述直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经所述直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建负极终端故障距离公式并计算所述终端故障距离，所述负极终端故障距离公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mo>-</mo> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d‐为所述故障点与所述直流电缆负极终端的距离，l为所述直流电缆的线路总长度，LM0为所述直流电缆的终端串入的终端限流电抗的终端限流电感值，LN0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为所述直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为所述直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为所述直流电缆负极终端的对地电压，uN-为所述直流电缆负极始端的对地电压，RU为所述直流电缆的单位电阻，LU为所述直流电缆的单位电感，iM-为流经所述直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经所述直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算所述终端故障距离，所述极间终端故障距离公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mo>+</mo> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>d</mi> <mo>-</mo> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d+,-为故障点与所述直流电缆终端的距离；d+为所述故障点与所述直流电缆正极终端的距离；d-为所述故障点与所述直流电缆负极终端的距离。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建正极故障终端故障距离公式并计算终端故障距离之后，所述方法还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取预置长度数据窗内所述终端故障距离的平均值，所述正极故障距离均值公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>d</mi> <mo>+</mo> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
所述如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建负极终端故障距离公式并计算所述终端故障距离之后，所述方法还包括：
根据负极故障距离均值公式，求取所述预置长度数据窗内所述终端故障距离的平均值，所述负极故障距离均值公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>d</mi> <mo>-</mo> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
所述如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建极间终端故障距离公式并计算所述终端故障距离之后，所述方法还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取所述预置长度数据窗内所述终端故障距离的平均值，所述极间故障距离均值公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障类型，计算所述直流电缆始端与所述故障点的距离，包括：
如果直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离，所述始端故障距离公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>+</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d′+为所述故障点与所述直流电缆正极始端的距离，l为所述直流电缆的线路总长度，LM0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0+为所述直流电缆正极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0+为所述直流电缆正极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM+为所述直流电缆正极终端的对地电压，uN+为所述直流电缆正极始端的对地电压，RU为所述直流电缆的单位电阻，LU为所述直流电缆的单位电感，iM+为流经所述直流电缆正极终端限流电抗的终端回路电流，iN+为流经所述直流电缆正极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算所述始端故障距离，所述始端故障距离公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>-</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>U</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> <mo>-</mo> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d′-为所述故障点与所述直流电缆负极始端的距离，l为所述直流电缆的线路总长度，LM0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，LN0为所述直流电缆的始端串入的始端限流电抗的始端限流电感值，UM0-为所述直流电缆负极终端限流电抗的终端限流电抗电压，UN0-为所述直流电缆负极始端限流电抗的始端限流电抗电压，uM-为所述直流电缆负极终端的对地电压，uN-为所述直流电缆负极始端的对地电压，RU为所述直流电缆的单位电阻，LU为所述直流电缆的单位电感，iM-为流经所述直流电缆负极终端限流电抗的终端回路电流，iN-为流经所述直流电缆负极始端限流电抗的始端回路电流；
如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算所述始端故障距离，所述始端故障距离公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>-</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d′+,-为故障点与所述直流电缆始端的距离；d′+为所述故障点与所述直流电缆正极始端的距离；d′-为所述故障点与所述直流电缆负极始端的距离。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述如果所述直流电缆的故障类型为正极故障，则构建始端故障距离公式并计算始端故障距离之后，所述方法还包括：
根据正极故障距离均值公式，求取所述预置长度数据窗内所述始端故障距离的平均值，所述正极故障距离均值公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
所述如果直流电缆的故障类型为负极故障，则构建始端故障距离公式并计算所述始端故障距离之后，所述方法还包括：
根据负极故障距离均值公式，求取所述预置长度数据窗内所述始端故障距离的平均值，所述负极故障距离均值公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msubsup> <mi>d</mi> <mo>-</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
所述如果直流电缆的故障类型为极间故障，则构建始端故障距离公式并计算所述始端故障距离之后，所述方法还包括：
根据极间故障距离均值公式，求取所述预置长度数据窗内所述始端故障距离的平均值，所述极间故障距离均值公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <mi>v</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msubsup> <mi>d</mi> <mrow> <mo>+</mo> <mo>,</mo> <mo>-</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述始端限流电抗电压值和所述终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立，包括：
判断保护启动判据是否成立，所述保护启动判据为du/dt＞Δuset，其中du/dt为所述终端限流电抗电压值或者所述始端限流电抗电压值的电压变化率，Δuset为预置门槛值；
如果所述保护启动判据成立，则判断保护动作判据是否成立，所述保护动作判据为其中df为所述故障点与所述直流电缆终端的距离，d′f为所述故障点与所述直流电缆始端的距离，dset为保护定值，数值上设为直流电缆全长的一半。
9.一种直流汇集电缆的综合保护装置，其特征在于，所述装置包括：
计算及获取单元，用于构建所述直流电缆始端或终端的直流电容放电等效电路，并计算故障峰值电流及电容电压下降为零的时间，所述电容放电等效电路的构建条件为所述直流电缆的始端或终端发生极间故障且极间故障阻抗为零，根据预置约束条件，计算所述电容放电等效电路的所述限流电抗的电抗参数值，所述约束条件包括直流断路器开断能力和保护动作时限，根据预置电流/电压的参考正方向，获取所述限流电抗上的电压值；
串入单元，用于在直流电缆中串入四个电抗值等于所述电抗参数值的限流电抗，所述串入位置分别为正极直流电缆邻接始端的位置、正极直流电缆邻接终端的位置、负极直流电缆邻接始端的位置和负极直流电缆邻接终端的位置；
故障类型判断单元，用于根据始端限流电抗电压值和终端限流电抗电压值，判断直流电缆的故障类型，所述故障类型包括正极故障、负极故障和极间故障；
定位单元，用于根据所述故障类型，计算并定位故障点的位置；
保护判据判断单元，用于根据所述始端限流电抗电压值和所述终端限流电抗电压值，判断保护启动判据和保护动作判据是否成立；
执行单元，用于如果判断结果成立，则执行出口保护动作。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述终端限流电抗电压值包括终端正极限流电抗电压值和终端负极限流电抗电压值，所述始端限流电抗电压值包括始端正极限流电抗电压值和始端负极限流电抗电压值；
所述故障类型判断单元，包括：
判断模块，用于判断第一判断条件是否成立，所述第一判断条件为所述终端正极限流电抗电压值与始端正极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于所述终端正极限流电抗电压值或所述始端正极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
所述判断模块，还用于判断第二判断条件是否成立，所述第二判断条件为所述终端负极限流电抗电压值与始端负极限流电抗电压值的和的绝对值，是否大于所述终端负极限流电抗电压值或所述始端负极限流电抗电压值的绝对值中的最大值；
确定模块，用于如果所述第一判断条件成立且第二判断条件不成立，则确定所述直流电缆的故障类型为正极故障；
所述确定模块，还用于如果所述第一判断条件不成立且第二判断条件成立，则确定所述直流电缆的故障类型为负极故障；
所述确定模块，还用于如果所述第一判断条件和所述第二判断条件同时成立，则确定所述直流电缆的故障类型为极间故障。
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