CN110336255B - 一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统。所述方法和系统通过采集直流输电线路电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并根据所述线路电流差分值和电流突变量计算预先设置的保护启动判据和电流积聚量保护判据是否成立，最后根据判断结果来确定直流保护动作是否出口。本发明所述的方法和系统能够保证区外故障时，电流积聚量门槛值可靠大于电流积聚量，从而使线路保护动作不出口，而且所述方法和系统能够充分保证电流积聚量保护判据中的浮动门槛系数值适中，区内全线高阻故障时，线路上的短路电流在线路分布参数的作用下产生振荡，负斜率电流门槛为负且较低，保证了电流积聚量门槛值可靠小于电流积聚量。

Description

一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域,并且更具体地，涉及一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统。
背景技术
在与传统交流输电系统相比，高压直流输电系统具有输送容量大、传输距离远、损耗低等优点，在远距离输电、大区域的电网互联、地下电缆输电等方面得到了广泛应用。高压直流输电线路肩负能源产地和负荷中心时间段电能传输的重任，其输电距离远，运行条件恶劣，故障率相对直流系统其他部分更高，约占直流系统故障的50％。因此，高性能的高压直流输电线路保护对提高整个电网的安全稳定性具有重要意义。
目前，现行的直流输电线路保护以行波保护和微分欠压保护为主保护，电流差动保护作为后备保护。其中，行波保护和微分欠压保护为单端量保护，可以快速响应直流线路故障(3～5ms)，但耐受过渡电阻能力差。电流差动保护可以响应直流线路高阻故障，但是延时长(百毫秒甚至秒级)。利用电流积聚量的大小可以有效区分区内外故障，大幅提升保护安全性和高阻故障时的灵敏性和快速性。而电流积聚量保护的定值对于保护的性能有很大影响。
发明内容
为了解决现有技术中无法快速响应区内高阻故障的技术问题，本发明提供一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法，其特征在于，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t；
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)，其中，t0≤k≤t；
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz；
当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
进一步地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|>iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
进一步地，根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
式中，k为采样时刻，ts为采样时间间隔；
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其计算公式为：
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
进一步地，所述根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)，其计算公式为：
式中，n为t0～t时间段的采样点数，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值。
进一步地，所述根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz包括：
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，计算公式为：
式中，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax>1，λ为裕度系数，λ>1；
确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz，其计算公式为：
式中，T为浮动门槛计算窗长，T'>T。
进一步地，当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)>isetz。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于电流积聚量的直流输电线路保护系统，所述系统包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路，第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和电流积聚量保护判据的计算公式，以及为所述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和N侧电流突变量计算第一直流输电线路电流积聚量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，以及根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立；
保护启动单元，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述t时刻为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，保护计算的当前时刻。
进一步地，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和N侧电流突变量计算第一直流输电线路电流积聚量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，其计算公式分别为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
式中，k为采样时刻，ts为采样时间间隔，iM(k)为k时线路电流，iM(k-ts)为k-ts时线路电流，iM(k-ts)，diM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值；
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
式中，△iN(k-Ttran)为k-Ttrank时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
式中，iΣ(t)为t时刻第一直流输电线路M侧电流积聚量，n为t0～t时间段的采样点数，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值；
式中，ρ为第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数，kk为可靠系数，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax>1，λ为裕度系数，λ>1，T为浮动门槛计算窗长，T'>T，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
进一步地，所述保护启动单元在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|>iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
进一步地，所述保护出口单元在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)>isetz
式中，iΣ(t)为第一直流输电线路M侧电流积聚量，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
本发明技术方案提供的基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统通过采集直流输电线路电流确定线路的电流差分值和电流突变量，并根据所述线路电流差分值和电流突变量计算确定预先设置的保护启动判据和电流积聚量保护判据是否成立，最后根据判断结果来确定直流保护动作是否出口。本发明所述的基于电流积聚量的直流输电线路保护方法和系统能够保证区外故障时，电流积聚量门槛值可靠大于电流积聚量，从而使线路保护动作不出口，而且对于电流积聚量的定值浮动门票系统和负斜率电流，所述方法和系统能够充分保证电流积聚量保护判据中的浮动门槛系数值适中，区内全线高阻故障时，线路上的短路电流在线路分布参数的作用下产生振荡，负斜率电流门槛为负且较低，保证了电流积聚量门槛值可靠小于电流积聚量，提高了高阻故障时的灵敏度和快速性，从而较好地提升了直流输电线路保护性能。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的基于电流积聚量的直流输电线路保护的方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的直流输电线路的示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端区内发生高阻故障时电流积聚量和电流积聚门槛值随时间变化的波形示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端区外发生金属性故障时电流积聚量和电流积聚门槛值随时间变化的波形示意图；图5为根据本发明优选实施方式的基于电流积聚量的直流输电线路保护系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的基于电流积聚量的直流输电线路保护的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的基于电流积聚量的直流输电线路保护的方法100从步骤101开始。
在步骤101，采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，并确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，ts为采样时间间隔。
图2为根据本发明优选实施方式的直流输电线路的示意图。如图2所示，在本优选实施方式中，所述第一直流输电线路为极Ⅰ线路，所述第一直流输电线路M侧是极Ⅰ线路的整流侧，iM为直流线路M侧电流值，电流正方向为极母线指向线路。
优选地，所述根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
确定所述电流的差分值diM(k0)是否满足保护启动判据，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|>iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，例如±500kV系统按照线路末端800欧姆过渡电阻有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
在步骤102，当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,并采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其中，将所述启动保护的时刻记为t0，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t。
优选地，根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)。
式中，k为采样时刻，ts为采样时间间隔；
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，其计算公式为：
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时。
在步骤103，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)，其中，t0≤k≤t。
优选地，所述根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和N侧电流突变量△iN(k-Ttran)计算第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)，其计算公式为：
式中，n为t0～t时间段的采样点数，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值。
在步骤104，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz。
优选地，所述所述根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz包括：
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，计算公式为：
式中，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，建议T0≤50ms，di-M(k)为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax>1，λ为裕度系数，λ>1；
确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz，其计算公式为：
式中，T为浮动门槛计算窗长，5ms>T'>T。
在步骤105，当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
优选地，当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)>isetz。
图3为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端发生高阻故障时电流积聚量和电流积聚门槛值随时间变化的波形示意图。在本优选实施方式中，当如图2所示的第一直流输电线路末端区内F3发生800Ω高阻故障时，如图3所示，虚线为电流积聚量随时间变化波形，实线为电流积聚门槛值随时间变化波形。由波形可知，在第一直流输电线路M侧保护启动后0ms，电流积聚量大于电流积聚门槛值，电流积聚量保护判据满足。
图4为根据本发明优选实施方式的第一直流输电线路末端区外发生金属性故障时电流积聚量和电流积聚门槛值随时间变化的波形示意图。在本优选实施方式中，当如图2所示的第一直流输电线路末端区外F4发生金属性故障时，如图4所示，虚线为电流积聚量随时间变化波形，实线为电流积聚门槛值随时间变化波形。由波形可知，在第一直流输电线路M侧保护启动后，电流积聚量持续小于电流积聚门槛值，电流积聚量保护判据可靠不满足。
图5为根据本发明优选实施方式的基于电流积聚量的直流输电线路保护系统的结构示意图。如图5所示，本优选实施方式所述的基于电流积聚量的直流输电线路保护系统500包括：
初始设置单元501，其用于确定第一直流输电线路，第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和电流积聚量保护判据的计算公式，以及为所述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧。
数据采集单元502，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流。
数据处理单元503，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和N侧电流突变量计算第一直流输电线路电流积聚量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，以及根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立。
保护启动单元504，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护,并将所述启动保护的时刻记为t0；
保护出口单元505，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述t时刻为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，保护计算的当前时刻。
优选地，所述数据处理单元503根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和N侧电流突变量计算第一直流输电线路电流积聚量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，其计算公式分别为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
式中，k为采样时刻，ts为采样时间间隔，iM(k)为k时线路电流，iM(k-ts)为k-ts时线路电流，iM(k-ts)，diM(k)为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值；
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，t0≤j≤k，t0≤k≤t，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时，t0≤j≤t；
式中，△iN(k-Ttran)为k-Ttrank时刻第一直流输电线路N侧电流突变量△iN(k-Ttran)，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，t0≤j≤k，t0≤k≤t，t0为保护启动时刻，ts为采样时间间隔，Ttran为直流线路传输通道延时；
式中，iΣ(t)为t时刻第一直流输电线路M侧电流积聚量，n为t0～t时间段的采样点数，t为保护计算当前时刻，t0≤k≤t，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值；
/>
式中，ρ为第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数，kk为可靠系数，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，建议T0≤50ms，为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax>1，λ为裕度系数，λ>1，T为浮动门槛计算窗长，T'>T，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
优选地，所述保护启动单元504在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|>iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0。
优选地，所述保护出口单元505在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)>isetz
式中，iΣ(t)为第一直流输电线路M侧电流积聚量，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
本发明所述基于电流积聚量的直流输电线路保护系统对直流输电线路进行保护的方法与本发明所述基于电流积聚量的直流输电线路保护方法的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (7)

1.一种基于电流积聚量的直流输电线路保护方法，其特征在于，所述方法包括：
采集第一直流输电线路M侧在k0时刻的线路电流iM(k0)和k0-ts时刻的线路电流iM(k0-ts)，并根据所述线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，所述第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，diM(k0)的计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
当k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动所述M侧的直流保护,其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0；
采集第一直流输电线路M侧在k时刻的线路电流iM(k)和k-ts时刻的线路电流iM(k-ts)，并根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，采集第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流iN(j-Ttran)和j-ts-Ttran时刻的线路电流iN(j-ts-Ttran)，并根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，以及根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其中，将启动所述M侧的直流保护的时刻记为t0，t为保护计算当前时刻，k为采样时刻，t0≤k≤t，Ttran为直流线路传输通道延时；
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)计算第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)，其计算公式为：
式中，n为t0～t时间段的采样点数，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值；
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz；
当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述线路电流iM(k)和iM(k-ts)计算k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)，其计算公式为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
根据所述j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)计算k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量ΔiN(k-Ttran)，其计算公式为：
式中，t0≤j≤k。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz包括：
根据第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)和预先设置的电流积聚量固定门槛值iset1计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数ρ和可靠系数kk，计算公式为：
式中，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax＞1，λ为裕度系数，λ＞1；
确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值isetz，其计算公式为：
式中，T为浮动门槛计算窗长，T'＞T。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一直流输电线路M侧电流积聚量iΣ(t)和电流积聚门槛值isetz满足预先设置的电流积聚量保护判据时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)＞isetz。
5.一种基于电流积聚量的直流输电线路保护系统，其特征在于，所述系统包括：
初始设置单元，其用于确定第一直流输电线路，第一直流输电线路的M侧和N侧，设置启动保护判据和电流积聚量保护判据的计算公式，以及为所述判据中具备定值的参数赋值，其中，所述第一直流输电线路为输电线路中的任意一条，第一直流输电线路M侧是所述第一直流输电线路整流侧和逆变侧中的一侧，所述第一直流输电线路N侧为所述直流输电线路中与M侧相对的另一侧；
数据采集单元，其用于实时采集第一直流输电线路M侧和N侧的线路电流；
数据处理单元，其用于根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和N侧电流突变量计算第一直流输电线路电流积聚量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，以及根据所述计算确定的结果判定初始设置单元中的判据是否成立，其中，所述第一直流输电线路电流积聚量的计算公式为：
式中，iΣ(t)为第一直流输电线路M侧电流积聚量，n为t0～t时间段的采样点数，将启动所述M侧的直流保护的时刻记为t0，t为第一直流输电线路M侧的直流保护启动后，保护计算的当前时刻，k为采样时刻，t0≤k≤t，|diM(k)|为k时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k)的绝对值，Ttran为直流线路传输通道延时，ΔiN(k-Ttran)为k-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流突变量；
保护启动单元，其用于在保护启动判据成立时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护包括：
根据k0时刻第一直流输电线路M侧的线路电流iM(k0)和iM(k0-ts)计算k0时刻第一直流输电线路M侧电流的差分值diM(k0)，其计算公式为：
diM(k0)＝iM(k0)-iM(k0-ts)
式中，ts为采样时间间隔；
当所述电流的差分值diM(k0)满足保护启动判据时，启动第一直流输电线路M侧的直流保护，其中，所述保护启动判据的计算公式为：
|diM(k0)|＞iset0
式中，iset0为启动门槛，按照本线路末端高阻故障有灵敏度整定，即在第一直流输电线路末端生成一个高阻故障，计算|diM(k0)|的值，利用所述|diM(k0)|的值再除以一个大于1的系数，将其结果作为启动门槛iset0；
保护出口单元，其用于在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元根据第一直流输电线路M侧的线路电流计算第一直流输电线路M侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧的线路电流计算第一直流输电线路N侧电流的差分值，根据第一直流输电线路N侧电流的差分值计算第一直流输电线路N侧的电流突变量，根据第一直流输电线路M侧电流的差分值和预先设置的电流积聚量固定门槛值计算第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数和可靠系数，并确定所述第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值，其计算公式分别为：
diM(k)＝iM(k)-iM(k-ts)
式中，iM(k)为k时线路电流，iM(k-ts)为k-ts时线路电流
根据所述线路电流iN(j-Ttran)和iN(j-ts-Ttran)计算j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值diN(j-Ttran)，其计算公式为：
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，t0≤j≤k；
diN(j-Ttran)＝iN(j-Ttran)-iN(j-ts-Ttran)
式中，diN(j-Ttran)为j-Ttran时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值，iN(j-Ttran)为第一直流输电线路N侧在j-Ttran时刻的线路电流，iN(j-ts-Ttran)为j-ts-Ttran时刻的线路电流；
式中，diN(j-Ttran)为j时刻第一直流输电线路N侧电流的差分值；
式中，ρ为第一直流输电线路M侧电流积聚量保护浮动门槛系数，kk为可靠系数，iset1为电流积聚量固定门槛，确定为区外金属性故障时的单端差分电流积聚量在故障后T0时间内的最大值，为负斜率电流，T'为定值计算窗长，ρmax为比例常数，ρmax＞1，λ为裕度系数，λ＞1，T为浮动门槛计算窗长，T'＞T，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述保护出口单元在启动第一直流输电线路M侧的直流保护后，当t时刻第一直流输电线路的电流积聚量保护判据成立时，第一直流输电线路M侧保护动作出口，其中，所述电流积聚量保护判据的计算公式为：
iΣ(t)＞isetz
式中，isetz为第一直流输电线路M侧电流积聚门槛值。
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