CN108141032A - 直流距离保护控制器中的或相关的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于直流电力网络领域中的直流距离保护控制器(10)，用于识别保护区(12)内的故障(60)，其中所述保护区延伸在第一端子(14)与设定点(16)之间，其中所述第一端子与所述保护控制器(10)在使用中操作性地关联，并且所述设定点沿直流输电线管(18)设置，所述直流输电线管位于直流电力网络(22)内的所述第一端子(14)与第二端子(24)之间。所述保护控制器(10)设定为：(i)周期性地获取所述直流输电线管(18)在所述第一端子(14)处的测量电压值(um)和测量电流值(im)作为相应的采样对(38)；(ii)针对每个采样对(38)，从对应测量电压值(um)中分离出故障分量电压值(Δum)，并且从对应测量电流值(im)中分离出故障分量电流值(Δim)，从而限定相应的对应分离对(40)；(iii)使用故障分量电压值(Δum)和电流值(Δim)的每个分离对(40)计算所述直流输电线管(18)在沿所述直流输电线管(18)设置的所述设定点(16)处的故障分量操作电压(Δuop)；(iv)将给定计算故障分量操作电压(Δuop)与历史电压值(uh)进行比较，所述历史电压值(uh)获自于测量电压值(um)和电流值(im)的先前采样对(38)中的历史测量电压值(um’)；以及(v)当所述给定计算故障分量操作电压(Δuop)大于与其比较的所述历史电压值(um’)时，识别所述保护区(12)内的故障(60)。

Description

直流距离保护控制器中的或相关的改进
技术领域
本发明涉及直流(DC)距离保护控制器和包括至少一个所述控制器的直流电力网络。
背景技术
直流电力网络例如直流电网通常包括多个端子，其中的每个端子可以操作性地与功率转换器相关联，以将直流输电网络与相应的交流(AC)网络互连。
相应的成对端子通过直流输电线管例如输电线或电缆互连。保护装置例如断路器和继电器可以在发生故障时由一个或多个保护控制器操作，以保护直流电力网络。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种直流距离保护控制器(DC distanceprotection controller)，用于识别保护区内的故障，其中所述保护区延伸在第一端子与设定点之间，其中所述第一端子与所述保护控制器在使用中操作性地关联，并且所述设定点沿直流输电线管(conduit)设置，所述直流输电线管位于直流电力网络内的所述第一端子与第二端子之间，所述保护控制器设定为：
(i)周期性地获取所述直流输电线管在所述第一端子处的测量电压值和测量电流值作为相应的采样对(sampled pairs)；
(ii)针对每个采样对，从对应测量电压值中分离出故障分量电压值，并且从对应测量电流值中分离出故障分量电流值，从而限定相应的对应分离对；
(iii)使用故障分量电压值和电流值的每个分离对计算所述直流输电线管在沿所述直流输电线管设置的所述设定点处的故障分量操作电压(given calculated faultcomponent operating voltage)；
(iv)将给定计算故障分量操作电压与历史电压值进行比较，所述历史电压值获自于测量电压值和电流值的先前采样对中的历史测量电压值；以及
(v)当所述给定计算故障分量操作电压大于与其比较的所述历史电压值时，识别所述保护区内的故障。
装备从相应的对应测量电压值和电流值中分离出故障分量电压值和电流值的控制器，可提供是否出现故障的初始指示，并且可以对所述故障的性质进行后续评估，即所述故障是否已经出现在关联直流输电线管的保护区内。
同时，随后使用故障分量电压值和电流值的每个分离对计算所述设定点处的故障分量操作电压，可便于确定所述故障的性质，即通过以可靠和可重复的方式与历史测量电压值进行比较。
此外，由于仅仅依赖于在所述第一端子处获取的测量电压值和电流值以及基于所述测量电压值和电流值所得的计算故障分量操作电压，因此本发明的直流距离保护控制器能够识别所述保护区内的故障，而不需要依赖于来自给定直流电力网络的一个或多个其他部分的远程测量值。
因此，所述控制器使得无需提供与直流电力网络的所述远程部分进行通信的复杂和不可靠通信链路，并且无需补偿与所述远程通信相关联的通信时间延迟。
此外，由于所述控制器依赖于将给定计算故障分量操作电压与已测量的历史测量电压值进行比较，因此所述控制器能够以超高速度，即在1毫秒内识别所述保护区内的故障，从而使得保护措施，例如相关联保护装置的操作也可以非常迅速地执行，即在5毫秒内执行。
优选地，所述控制器设定为通过对每个所述采样对的测量电压值和测量电流值应用滤波器，针对测量电压值和电流值的每个采样对分离出故障分量电压值和故障分量电流值。
所述步骤以可靠且可重复方式去除所述测量电压值和电流值中的每一者中的所有其他元素，从而仅留下所需的对应故障分量电压值和电流值。
可选择地，所述控制器设定为将相应的计算故障分量操作电压的量值与历史电压值进行比较。
所述比较可以易于由例如可编程微控制器或类似控制器形式的控制器执行。
在本发明的优选实施例中，所述控制器设定为将给定计算故障分量操作电压与对应历史电压值进行比较，所述对应历史电压值获自于在获取所述给定故障分量操作电压所基于的采样对的时间之前的预定时间段内获取的历史测量电压值。
优选地，所述预定时间段为至少5毫秒。
上述特征通过帮助确保与给定计算故障分量操作电压进行比较的历史测量电压值不受到可能对所述比较的结果产生不利影响的故障分量的污染，从而协助所述保护控制器准确地识别所述保护区内的故障。
在本发明的优选实施例中，所述设定点沿所述直流输电线管与所述第一端子隔开所述输电线管的总长度的80％到95％。
通过以上述方式沿所述直流输电线管定位所述设定点，限定了保护区，所述保护区为所述直流输电线管的大部分提供保护，即为高达所述输电管道的95％提供保护。
所述保护控制器可以设定为通过所述直流输电线管的以下模型中的一者，使用故障分量电压值和电流值的对应分离对来计算给定故障分量操作电压：
电阻电感模型；
分布式参数线路模型；以及
依赖于频率的分布式参数线路模型。
根据所述输电线管的总长度，所述模型中的每种模型均能够在接近直流输电线管的性能特性方面提供预期准确度。
在本发明的另一个优选实施例中，所述保护控制器另外设定为在接收到外部跳闸信号之后操作相关联的保护装置。
在例如直流电力网络中的远程端子之间能够进行适度通信的情况下，所述配置有利地扩展了本发明的保护控制器的功能。
根据本发明的第二方面，提供了一种直流电力网络，所述直流电力网络包括根据前述权利要求中的任一权利要求所述的至少一个直流距离保护控制器。
所述直流电力网络共享与包括在其中的所述或每个直流距离保护控制器相关的益处。
附图说明
现在将参照以下附图以非限制性示例的方式对本发明的优选实施例进行简要描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的相应第一实施例和第二实施例的直流电力网络的示意图，所述直流电力网络包括第一直流距离保护控制器和第二直流距离保护控制器；
图2示出了图1中所示的第一保护控制器的示意性表示；
图3(a)示意性地示出了在第一保护控制器所负责的保护区内发生第一故障时，第一保护控制器的操作；以及
图3(b)示意性地示出了在第一保护控制器所负责的保护区之外发生第二故障时，第一保护控制器的操作。
具体实施方式
根据本发明的第一实施例的直流距离保护控制器大体上用参考数字10指示。
所述第一保护控制器10布置成识别保护区12内的故障，所述保护区延伸在第一端子14与设定点16之间，其中所述第一端子与第一保护控制器10在使用中操作性地关联，并且所述设定点沿直流输电线管18设置。
直流输电线管18位于上述第一端子14与第二端子20之间，其中所述第一端子14和第二端子20这两者形成采用直流电网24形式的直流电力网络22的一部分，如图1中示意性地图示。设定点16与第一端子14隔开第一直流输电线管18的总长度的80％到95％，并且优选地，90％到95％，以使设定点16与第一端子14之间相距距离为DSet。同时，第一端子14具有经由第一功率转换器28与其相连的第一交流网络26，而第二端子20具有经由第二功率转换器32与其连接的第二交流网络30。
第一保护控制器10在使用中也与第一保护装置34操作性地相关联，其中所述第一保护装置在图示的实施例中是断路器36，但是也可以使用其他类型的保护装置，例如继电器。第一保护装置34即断路器36可以执行操作以保护第一直流输电线管18内的保护区12，并且更确切地说，其可执行操作以将保护区12与第一端子14隔离，并因此与连接到其上的第一交流网络26隔离。
参考图2，第一保护控制器10设定为：
(i)周期性地获取所述直流输电线管18在所述第一端子14处的测量电压值um和测量电流值im作为相应的采样对38；
(ii)针对每个采样对38，从对应测量电压值um中分离出故障分量电压值Δum，并且从对应测量电流值im中分离出故障分量电流值Δim，从而限定相应的对应分离对40；
(iii)根据故障分量电压值Δum和电流值Δim的每个分离对40计算所述直流输电线管18在沿所述直流输电线管18设置的设定点16处的故障分量操作电压Δuop；
(iv)将给定计算故障分量操作电压Δuop与历史电压值uh进行比较，所述历史电压值uh获自于测量电压值um和电流值im的先前采样对38中的历史测量电压值um′。
(v)当所述给定计算故障分量操作电压Δuop大于与其比较的所述历史电压值uh时，识别所述保护区12内的故障。
第一保护控制器10经由测量设备(未示出)周期性地获取直流输电线管18的测量电压值um和测量电流值im，其中所述测量设备与第一端子14操作性地相关联，并且能够选择性地测量所述直流输电线管18在所述第一端子14处的电流和电压。
在图示的实施例中，第一直流输电线管18由第一输电线42限定，并且更确切地说，由第一双极输电线44限定，即包括在不同极性下操作的两个导体(未示出)的输电线。在其他实施例(未示出)中，所述第一直流输电线管18可以替代地性由第一地下输电电缆限定，所述第一地下输电电缆可以是或者可以不是双极电缆，并且可以是单极电缆，即可以包括在单个极性下操作的单个导体。所述第一直流输电线管18也可以由单极输电线限定。
对于第一双极输电线44，所述测量设备周期性地获取双极输电线44中以正极性操作的第一导体的正极电压umP的测量样本(measured samples)，以及双极输电线44中以负极性操作的第二导体的负极电压umN的测量样本。每个所述测量样本是在每一种情况下相对于地面并且在双母线(未图示)中限定第一端子14的相应母线处测得的。
同时，所述测量设备以类似方式周期性地在第一端子14处获取在位于第一端子14与第二端子20之间的第一导体中流动的正极电流imP的测量样本以及在位于第一端子14与第二端子20之间的第二导体中流动的负极电流imN的测量样本。
所述测量设备所采用的采样周期Ts可以由例如下式给出：
Ts＝1/96000秒
由于已获取所述正样本和负样本，因此在图示的实施例中，所述第一保护控制器10然后必须根据以下相模变换等式，另外以正模(也称为“天线(aerial)”模式)电压值um+的形式计算直接测量电压值um的等效值，并且另外以正模电流值im+的形式计算直接测量电流值im的等效值：
其中，
umP是正极线管的测量电压；
umN是负极线管的测量电压；
imP是正极线管的测量电流；以及
imN是负极线管的测量电流。
为执行上述相模变换，所述第一保护控制器10包括相模变换块46，如图2所示。
在与由单极输电线或电缆限定的直流输电线管18操作性地相关联的本发明的实施例中，第一保护控制器10不需要设定为执行上述相模变换，并且能够替代性地使用直接从所述测量设备获取的测量电压值um和电流值im。相应地，所述实施例中的第一保护控制器10可以省略上述的相模变换块46。
相应地，所述第一保护控制器10获得测量电压值um和电流值im的相应采样对38，即，等效的正模电压值um+和电流值im+。
此后，所述第一保护控制器10针对测量电压值um和电流值im的每个采样对38分离出相应的电压故障分量和电流故障分量。更确切地说，所述保护控制器10从每个对应测量电压值um中分离出故障分量电压值Δum，并且从每个对应测量电流值im中分离出故障分量电流值Δim，从而限定故障分量电压值Δum和电流值Δim相应的对应分离对40。
所述保护控制器10设定为通过应用滤波器，并且更确切地说，应用高通滤波器(high pass filter)来执行所述分离，并且出于此目的，所述保护控制器10包括滤波器块48。所述滤波器块48根据下式生成故障分量电压值Δum和故障分量电流值Δim的上述相应分离对40：
其中，
M是选定窗口中的样本数量，所述样本数量取决于获取所述样本的选定窗口的长度。
例如，所述窗口可以是5毫秒，使得：
M＝5ms/Ts
其中，
Ts是采样周期，例如1/96000秒
借此
M＝0.005*96000
M＝480
但是，可以使用不同的采样周期和/或窗口长度。
然后将所述第一保护控制器10设定为使用故障分量电压值Δum和电流值Δim的每个分离对40，计算所述直流输电线管18在沿所述直流输电线管设置的设定点16处的故障分量操作电压Δuop。
所述保护控制器10设定为使用所述直流输电线管18的电阻电感模型来计算相应故障分量操作电压Δuop。如果第一双极输电线44相对较短，例如长度小于约100km(或者在直流输电线管18替代性地由地下输电电缆限定的情况下，所述第一双极输电线长度小于约30km)，则所述模型特别适用，即，可提供预期准确度。
所述第一保护控制器10包括故障分量操作电压计算块50，所述故障分量操作电压计算块基于以下微分方程式，使用故障分量电压值Δum和电流值Δim的对应分离对40来处理多个故障分量操作电压Δuop中的每个故障分量操作电压的计算，
所述微分方程式可以由下式实施：
其中，
Rset是直流输电线管18中从第一端子14到设定点16之间的部分的电阻，其中所述设定点沿所述直流输电线管18设置；以及
Lset是直流输电线管18中从第一端子14到设定点16之间的部分的电感，其中所述设定点沿所述直流输电线管18设置。
上述电阻值Rset和电感值Lset中的每一者可以使用直流输电线管18的技术数据，例如由直流电力网络22的运营商提供的所述技术数据，以及设定点16与第一端子14之间的已知距离DSet来确定。
在本发明的其他实施例(未示出)中，所述第一保护控制器10可以替代地设定为通过使用直流输电线管18的分布式参数线路模型以及直流输电线管18的依赖于频率的分布式参数线路模型来计算在沿直流输电线管18设置的设定点16处的相应故障分量操作电压Δuop。
在保护控制器10设定为使用直流输电线管18的分布式参数线路模型来计算相应的故障分量操作电压Δuop的实施例中，假设频率的参数与一个代表频率例如50Hz或100Hz的参数相同，以使
Δuop(t-Tp)＝[KpΔfm(t-2Tp)+Δbm(t)/Kp]/2
其中，
Δfm是在第一保护装置34的位置处，即在第一端子14处的正向电压行波；以及
Δbm是在第一保护装置34的位置处，即在第一端子14处的反向电压行波
其中Δfm和Δbm由下式给出：
其中，
是浪涌阻抗，所述浪涌阻抗按照第一双极输电线44的每单位阻抗z(ohm/km)和每单位导纳(S/km)来计算，
其中ω0是代表频率，即，直流输电网络22的运行频率；
是从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的传播时间，其中Dset是从第一端子14到设定点16之间的等效距离，以km为单位；并且
是从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的衰减系数。
同样，上述性能值可以使用由直流电力网络22的运营商提供的技术数据，以及设定点16与第一端子14之间的已知距离DSet来确定。
替代地，如果第一输电线42即第一双极输电线44没有失真，则可以再次使用上文列出的主方程式，但是可以替代地计算以下参数：
是浪涌阻抗，其中L是第一输电线42的每单位长度电感(H/km)，并且C是第一输电线42的每单位长度电容(F/km)；
Tz＝0，即，忽略浪涌阻抗的相移；
是从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的传播时间；以及
Kp＝exp(-RDset/Zc)，是从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的衰减系数，其中R是第一输电线42的每单位长度电阻(ohm/km)。
同样，这些参数值可以根据由直流电力网络22的运营商提供的技术数据，以及设定点16与第一端子14之间的已知距离DSet来确定。
在任何情况下，将第一保护控制器10设定为使用直流输电线管18的分布式参数线路模型来计算相应的故障分量操作电压Δuop将有益于较长的输电线42，即介于约100km与200km之间的输电线(或者如果所述直流输电线管18由地下电缆限定，则介于约30km与80km之间的输电线)，因为它能够考虑到在所述线路内行进的电压波形的任何传播时间延迟。
在第一保护控制器10设定为使用直流输电线管18的频率分布式参数线路模型来计算相应故障分量操作电压Δuop的进一步实施例中，所述保护控制器10首先根据以下方程式计算正向行波Δfm(t)和反向行波Δbm(t)：
Δfm(t)＝Δum(t)+Zc(t)*Δim(t)
Δbm(t)＝Δum(t)-Zc(t)*Δim(t)
其中，
Zc(t)是浪涌阻抗，所述浪涌阻抗依赖于频率，并且可以在频域中描述成
其中
Zc0是浪涌阻抗的常数部分；并且
ak和bk是浪涌阻抗在频域Zc(z)中的系数。
上述ak和bk系数可以使用直流输电线管18的技术数据，例如由直流电力网络22的运营商所提供的所述技术数据，通过卡尔森方程式(Carlson’s equation)计算得出。
同时，符号*表示数学卷积运算，其中可以假设所述浪涌阻抗zc具有3阶。
之后，所述保护控制器10再根据下式计算设定点16处的正向行波fop和反向行波bop：
fop(t-TpSet)＝fm(t-2TpSet)*hset(t)
其中，
TpSet是从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的最小传播时间；
hset(t)是行波从第一保护装置34所在的位置，即，从第一端子14到沿直流输电线管18设置的设定点16的传播函数，所述传播函数在频域中可以描述成
其中，
ck和dk是传播函数Hset(z)的系数。
同样，上述ck和dk系数可以使用直流电力网络22的运营商所提供的技术数据，通过卡尔森方程式(Carlson’s equation)计算得出。
最后，所述保护控制器10根据下式计算相应的故障分量操作电压Δuop：
Δuop＝Δfop+Δbop
将第一保护控制器10设定为使用直流输电线管18的依赖于频率的分布式参数线路模型来计算相应的故障分量操作电压Δuop有益于超长输电线42，即，长度大于约200km的输电线(或者如果直流输电线管18由地下电缆限定，则长度大于80km的输电线)，因为它能够考虑到依赖于频率的参数(例如，趋肤效应)，其中在所述长度的输电线中，所述依赖于频率的参数将使行波波形发生相当大程度的变形。
同时，回到图示的实施例，所述保护控制器10设定为将给定计算故障分量操作电压Δuop，并且更确切地说，每个计算故障分量操作电压Δuop与历史电压值uh进行比较，其中所述历史电压值uh获自于测量电压值um和电流值im的先前采样对38中的历史测量电压um′。
在图示的实施例中，所述历史电压值uh与所述历史测量电压值um′，即在第一端子14处获取的先前测量电压值um′完全相同，因此是直接获自于所述历史测量电压值um′。
在本发明的其他实施例中，所述历史电压值uh可以替代地由历史计算电压值给出，所述历史计算电压值针对沿直流输电线管18的某个其他点计算得出。在所述情况下，所述历史计算电压值是使用在第一端子14处获取的对应历史测量电压值和电流值(作为先前的采样对(38))计算或获得的。
所述保护控制器10包括比较块52，所述比较块设定为将给定故障分量操作电压Δuop的量值与所述历史电压uh的量值进行比较。
在图示的实施例中，所述保护控制器10使用量值计算块54计算每个所述量值||||，所述量值计算块54依据下式，使用对应故障分量操作电压Δuop和历史电压值Δuop中的每一者确定均方根(RMS)值||Δuop||、||uh||：
其中，
W是样本集中的样本数量，例如48，即通过将窗口长度设定成0.5毫秒(有助于确保保护控制器10迅速响应)、采样周期设定成1/96000秒所获得的样本集。
在本发明的其他实施例中，所述量值计算块54可以替代地以绝对值之和的形式，即根据下式确定量值||||：
其中，
W同样是样本集中的样本数量。
在任一情况下，所述保护控制器10设定为将给定计算故障分量操作电压||Δuop||的量值与对应历史电压值||uh||的量值进行比较，所述对应历史电压值获自于历史测量电压值um’，即与其完全相同，而所述历史测量电压值um’是在获取即测得测量电压值um和电流值im的采样对38的时间之前的预定时间段内获取即测得的，测量电压值um和电流值im的采样对38获自于给定计算故障分量操作电压||Δuop||的所述量值。
所述预定时间段为至少5毫秒，并且在图示的实施例中为10毫秒。所述预定时间段可以小于或者大于10毫秒。
在任何情况下，为了确保用于得出历史电压值uh的历史测量电压值um’是在获取与故障分量操作电压Δuop进行比较的电压值um和电流值im之前10毫秒获取的，一种实用的方式是在利用历史电压值uh时引入延迟。所述保护控制器10通过包括延迟块56来实现这一点，所述延迟块将进一步使用历史电压值||uh||的量值的时间延迟预期的10毫秒。
当计算故障分量操作电压||Δuop||的量值大于对应历史电压值||uh||的量值时，第一保护控制器10识别出保护区12内存在故障。
图3(a)中示意性地示出了在保护控制器10所负责的保护区12内出现第一故障60时，第一保护控制器10的所述操作。
更确切地说，在出现第一故障60之前，第一端子14处的测量电压值保持等于相关联的直流输电线管18的正常操作电压，进而使得相应的历史测量电压值um’同样保持等于所述正常操作电压。因此，直接获自于历史测量电压值um′的相应历史电压值uh也保持等于所述正常操作电压。在此故障前期间内获得的测量电压值和电流值中不存在故障分量，因此设定点16处的计算故障分量操作电压||Δuop||的量值为零。
相应地，给定历史电压值||uh||的量值，即直流输电线管18的正常预期操作电压的量值大于对应计算故障分量操作电压||Δuop||的量值，因此，保护控制器10不提供已经出现故障的指示。
当出现第一故障60时，第一端子14处的测量电压值um和测量电流值im中的每一者中出现故障分量，使得保护控制器10的滤波器块48输出故障分量电压值Δum和电流值Δim的分离对40。所述分离对40产生计算故障分量操作电压Δuop，其中如图3(a)中所示，所述计算故障分量操作电压Δuop的量值大于对应历史电压值uh的量值，即，在10毫秒之前测得的直流输电线管18的正常操作电压。因此，保护控制器10能够识别出保护区12内已发生第一故障62。
此后，保护控制器10操作第一保护装置34，例如，发出跳闸命令58以保护所述保护区12，即将保护区12与第一交流网络26隔离。
图3(b)中示意性示出了当直流输电线管18中位于保护区12之外的点处出现第二故障64时，第一保护控制器10的操作。
同样地，在出现第一故障60之前，第一端子14处的测量电压值保持等于相关联的直流输电线管18的正常操作电压，使得相应的历史电压值uh同样保持等于所述正常操作电压。测量电压值和电流值中没有故障分量，因此设定点16处的计算故障分量操作电压||Δuop||的量值为零，使得保护控制器10不发出已经出现故障的指示。
当保护区12之外出现第二故障64时，第一端子14处的测量电压值um和测量电流值im中的每一者中仍然出现故障分量，使得保护控制器10的滤波器块48再次输出故障分量电压值Δum和电流值Δim的分离对40。但是，获自于上述分离对40的计算故障分量操作电压Δuop的量值小于对应历史电压值uh的量值，即，在10毫秒之前测得的直流输电线管18的正常操作电压，如图3(b)中所示。因此，保护控制器10能够辨别出保护区12之外发生了第二故障64，因此不做出关于发生了故障的指示。
除上述内容之外，第一保护控制器10在接收到例如来自第二保护控制器70的外部跳闸信号62之后操作第一保护装置34，其中所述第二保护控制器在第一直流输电线管18的另一端处与第二端子20相关联。第二保护控制器70与第一保护控制器10非常类似，并且第二保护控制器设定为相对于另一设定点(未示出)以大体上相同的方式操作，所述另一设定点以类似方式与第二端子20隔开，以限定与第一保护区12重叠的第二保护区。
第二保护控制器70另外布置成操作呈另一断路器36形式的第二保护装置72，以将第二保护区与第二端子20以及与其连接的第二交流网络30隔离。因此，所述第一保护控制器10和第二保护控制器70以及相关联的第一保护装置34和第二保护装置72共同为第一直流输电线管18提供重叠保护。

Claims (9)

1.一种直流距离保护控制器(10)，用于识别保护区(12)内的故障，其中所述保护区延伸在第一端子(14)与设定点(16)之间，其中所述第一端子与所述保护控制器(10)在使用中操作性地关联，并且所述设定点沿直流输电线管(18)设置，所述直流输电线管位于直流电力网络(22)内的所述第一端子(14)与第二端子(20)之间，所述保护控制器(10)设定为：
(i)周期性地获取所述直流输电线管(18)在所述第一端子(14)处的测量电压值和测量电流值作为相应的采样对(38)；
(ii)针对每个采样对(38)，从对应测量电压值中分离出故障分量电压值，并且从对应测量电流值中分离出故障分量电流值，从而限定相应的对应分离对(40)；
(iii)使用故障分量电压值和电流值的每个分离对(40)计算所述直流输电线管(18)在沿所述直流输电线管(18)设置的设定点(16)处的故障分量操作电压；
(iv)将给定计算故障分量操作电压与历史电压值进行比较，所述历史电压值获自于测量电压值和电流值的先前采样对(38)中的历史测量电压值；以及
(v)当所述给定计算故障分量操作电压大于与其比较的所述历史电压值时，识别所述保护区(12)内的故障。
2.根据权利要求1所述的直流距离保护控制器(10)，其中所述直流距离保护控制器设定为通过对每个所述采样对(38)的所述测量电压值和所述测量电流值应用滤波器(48)，针对测量电压值和电流值的每个采样对(38)分离出故障分量电压值和故障分量电流值。
3.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的直流距离保护控制器(10)，所述直流距离保护控制器设定为将相应的计算故障分量操作电压的量值与历史电压值进行比较。
4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的直流距离保护控制器(10)，所述直流距离保护控制器设定为将给定计算故障分量操作电压与对应历史电压值进行比较，所述对应历史电压值获自于在获取所述给定故障分量操作电压所基于的所述采样对(38)的时间之前的预定时间段内获取的历史测量电压值。
5.根据权利要求4所述的直流距离保护控制器(10)，其中所述预定时间段是至少5毫秒。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的直流距离保护控制器(10)，其中所述设定点(16)沿所述直流输电线管(18)与所述第一端子(14)隔开所述输电线管(18)的总长度的80％到95％。
7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的直流距离保护控制器(10)，所述直流距离保护控制器设定为使用所述直流输电线管(18)的以下模型中的一者，通过故障分量电压值和电流值的所述对应分离对来计算给定故障分量操作电压：
电阻电感模型；
分布式参数线路模型；以及
依赖于频率的分布式参数线路模型。
8.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的直流距离保护控制器(10)，所述直流距离保护控制器另外设定为在接收到外部跳闸信号(58)之后操作相关联的保护装置(34)。
9.一种直流电力网络(22)，包括根据前述权利要求中的任一权利要求所述的至少一个直流距离保护控制器(10)。
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