霍晓红薛士敏等：一种基于时序逻辑的直流输电系统新型保护原理 天津大学-电网技术
霍晓红
戳题目，看全文！
一种基于时序逻辑的直流输电系统新型保护原理/薛士敏，齐金龙，廉杰
《电网技术》2018年第9期：2841-2848
主要内容
图1 六端直流输电环网拓扑结构
以图1为例对保护原理进行说明，保护方案采用电流变化率判据作为启动元件，通过正负极电流变化率比较进行故障选极，故障启动需要200 μs。
以正极故障为例，将正常工作时刻的电流量i(t0)记录下来，再与故障后的电流采样值i(t)相减(本文选择保护启动后200 μs时的故障电流)，得故障电流分量ig。对于最接近故障点的A站，存在两种情景：
1）两侧故障电流分量一正一负，如图2所示，此时判断故障发生在电流为正的一侧。
2）两侧故障电流分量都为正，此时判断故障发生在故障电流分量绝对值较大的一侧。
图2 正极故障A站两侧电流方向相反示意图
A站可以综合附近两个测量点1、2处的电流信息判断故障相对于A站的位置。需要注意的是，仅最接近故障点的A、C站正确判断出故障相对位置即可。以上启动、选极、判断故障相对位置的步骤合称为“本地处理”，可在行波到达测量点400 μs后完成。此时，A站仅知道故障发生在1号互感器所在侧，无法判断故障发生在哪条线路上，“本地处理”结束后，A站命令1处断路器开放，2处断路器闭锁。
F1故障发生后，行波由F1传播到A站(传播时间为t1)，在经过对模拟信号的采样、模数变换、cpu处理后(数据处理时间为t2)，保护启动、选极、判断故障相对位置等“本地处理”所需时间为0.4 ms(设为t3)，之后A站命令2处断路器闭锁，1处断路器开放。于此同时，A站从2侧，向后续B、C发送站闭锁命令(发信时间为t4)，以B站收信为例，设信号经过t5由A站到达B站，B站的收信时间为t6。在发送闭锁信号后，A站延时0.6 ms，等待是否有闭锁命令的到来，若有闭锁信号，则将1处断路器亦闭锁，若在延时过后仍无闭锁信号，则将1处断路器断开。
B站将收到2种信号：一种是由输电架空线路传输来的行波；另一种是由光纤传输来的光信号，由于光信号为简单的数字信号，故无需再经过模数转换等数据处理环节。设故障发生时刻为t0，则2种信号传输到B处并被处理分析的时序如图3和图4。
图3 光信号时序图
图4 行波时序
将2种信号传播速度近似为光速，则t7=t1+t5，t2=t8，t3=t9，t4=t10，延时t11仅需大于收信时间t6，即可保证B站决定本地断路器是否跳闸前，2种信号都被接收，B站可综合2种信号后再进行决策。本文将t11设定为0.6 ms，足以覆盖处理器收信所消耗时间，相应地，其他站亦设0.6 ms延时。
类似于A处保护，B处在故障电流行波到达后，综合3、4所测故障电流分量，会出现图5所示2种情况。B站不是最接近故障点的站，因此，这2种情况都可能导致B站错误地向A站发送闭锁信号。但当2*LAB>180 km时(0.6 ms内光传播的距离)，B站所发闭锁信号到达A站时，A站的等待延时已过，不再接收该闭锁信号，因此1处的断路器不会拒动，而B、C站在0.6 ms的延时内将接收到A站发送的闭锁命令，因此相应的断路器不会误动。最终，1处断路器会在故障电流行波到达A站1.0 ms后(0.4 ms本地处理与0.6 ms延时之和) 跳闸。类似地，12处的断路器亦在故障电流行波到达后F站1.0 ms后跳闸，从而实现故障隔离。
图5 B站附近电流方向示意
后续研究方向
本文提出了一种基于通信的保护原理，保护原理理论上有效，但在实际输电系统中的可行性仍有待研究和考察，下一步工作将明确保护原理细节部分的可行性，如保护启动、故障选极的速度能否实现等。
参文格式
薛士敏，齐金龙，廉杰．一种基于时序逻辑的直流输电系统新型保护原理[J]．电网技术，2018，42(9)：2841-2848．
Xue Shimin，Qi Jinlong，Lian Jie．A novel protection principle based on timing logic for HVDC system[J]．Power System Technology，2018，42(9)：2841-2848(in Chinese)．
相关文献
刘健，刘超，张小庆，等．基于供电可靠性的配电网继电保护规划[J]．电网技术，2016，40(7)：2186-2191．
贾燕冰，何海丹，刘睿琼．考虑支路重要度的继电保护在线校核顺序研究[J]．电网技术，2016，40(1)：303-308．
董新洲，汤兰西，施慎行，等．柔性直流输电网线路保护配置方案[J]．电网技术，2018，42(6)：1752-1759．
贾科，李猛，毕天姝，等．柔性直流配电线路能量分布差动保护[J]．电网技术，2017，41(9)：3058-3065．
作者介绍
薛士敏(1980)，硕士生导师，副教授。主持国家自然科学基金项目1项，参与863项目1项，国家重点研发计划1项，完成国家自然科学青年基金1项，发表SCI/EI论文10余篇。
齐金龙(1993)，男，硕士研究生，研究方向为直流配电网、微电网保护技术，高压直流输电保护技术，作为主要成员在直流微网保护方面参与国家自然科学基金、国家863课题。
廉杰(1993)，男，硕士研究生，研究方向为高压直流输电保护技术，作为主要成员在高压直流输电保护方面参与国家自然科学青年基金。
本文为原创作品，所涉及文字及图片版权均属《电网技术》编辑部所有，根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编我社的作品，务请提前联系我编辑部。个人请按本微信原文转发、分享。电网技术
值得信赖的电力学术期刊
微文投稿：010-82812532
期刊订阅：010-82812465
邮箱：pst@epri.sgcc.com.cn
网址：