直流保护介绍
直流输电系统保护(HVDC protection)
直流输电系统保护（HVDC protection）直流输电系统保护（HVDC protection）指检测发生于直流输电系统中交、直流开关场，或整流逆变两端交流系统的故障，并发出相应的处理指令，以保护直流系统免受过电流、过电压、过热和过大电动力的危害，避免系统事故的进一步扩大。
直流输电保护的特性要求直流输电系统保护除了与交流继电保护一样，应能满足快速性、灵敏性、选择性和可靠性的要求，还应特别注意其抗电磁干扰和抗暂态谐波干扰的性能、双极系统中两个单极的保护必须完全独立等特性；直流保护应为多重化配置，并应具有很强的软、硬件自检功能。
因此，新建的直流工程多采用微机型数字式直流系统保护。
直流输电系统保护通常分为如下保护分区：À换流站交流开关场保护区，包括换流变压器及其阀侧连线、交流滤波器和并联电容器及其连线、换流母线；Á换流阀保护区；Â直流开关场保护区，包括平波电抗器和直流滤波器，及其相关的设备和连线；Ã中性母线保护区，包括单极中性母线和双极中性母线；Ä接地极引线和接地极保护区；Å直流线路保护区。
各保护区的保护范围应是重叠的，不允许存在死区。
直流输电系统保护的特点是与直流控制系统的联系十分紧密，对于直流系统的异常或故障工况，通常首先通过控制的快速性来抑制故障的发展，例如，直流控制可在10mS左右将直流故障电流抑制到额定值左右；又如，当换相电压急剧下降时，直流控制将自动降低直流电流整定值以避免低压大电流的不稳定工况或故障的发展。
而且，根据不同的故障工况，直流保护启动不同的直流自动顺序控制程序，某些保护首先是告警，如果故障进一步发展，则启动保护停运程序。
直流系统保护停运的动作，首先是通过换流器触发脉冲的紧急移相或投旁通对后紧急移相，使直流线路迅速去能，然后闭锁触发脉冲并断开所联的交流滤波器和并联电容器，或进一步断开其它的交、直流场设备，如果需要与交流系统隔离，则进一步跳开交流断路器。
直流输电系统的保护
2. 直流系统保护组
（1） 直流欠电压保护:直流系统的后备保护；保护通过测量直流电压或 直流电流，并结合触发角α，检测直流线路上的低电压故障。
（2） 线路开路试验监测：检测线路开路试验期间，本站直流场和直流 线路的接地故障；工作原理是：如果直流电流超过一预先设置值或者直 流电压没有按预期地上升，表明有接地故障发生。当交流侧电流过大时， 保护也会动作。保护动作闭锁换流器。
选择性
直流系统保护分区配置，每个区域或设备至少有一个 选择性强的主保护，便于故障识别；
可以根据需要退出和投入部分保护功能，而不影响系 统安全运行；
单极部分的故障引起保护动作，不应造成双极停运； 仅在站内直接接地双极运行方式时，某一极故障才必 须停运双极，以避免较大的电流流过站接地网；
任何区域或设备发生故障，直流保护系统中仅最先动 作的保护功能作用；本极的关于极或双极部分的保护 无权停运另外的极；
(2) 大触发角监视：检查和限制主回路设备在大触发角运行时所 受的应力。用大角度监测功能，计算因特殊要求增加触发角 和关断角时，在主回路设备上增加的应力。大角度保护根据 阀阻尼电路、阀避雷器和阀内电抗器的理论模型计算换流器 最大允许的功率损耗。当大角度运行时，如果超过晶闸管的 功率损耗限制值，同时具有较高的Udi0，大角度监测将在一 定延时后，向分接开关发出降低Udi0的指令，并给出告警信 号。若晶闸管阀上的应力进一步增加，大角度监测在一定延 时后闭锁换流器。
时，换流器交流侧电流大于直流侧电流的故障现象作为保护的判据。 动作策略:快速地检测故障并且不投旁通对，立即闭锁换流器。 （2） 换相失败保护 保护目的:减少因交流电网扰动和其它异常换相条件造成的逆变器换相失
败次数；保证直流系统设备的安全。 工作原理:根据交流侧电流大幅度降低，同时直流侧电流大幅度增加的故
直流保护功能介绍1
保护动作后 果
RD6P07-03.rev 00
换流器保护功能介绍 阀短路保护
保护的故障 阀组及换流变阀侧绕组接地故障 UVY0>U0set 保护原理 UVD0>U0set 禁止解锁 保护动作后 果 跳交流断路器、锁定交流断路器、启动失灵 启动录波
RD6P07-03.rev 00
换流器保护功能介绍 换流变阀侧连线接地保护
阀侧零序电压 动作定值 极闭锁 阀侧一相电压低两相电压高 启动元件动作 保护投入
请求控制系统增大GAMMA角
闭锁线路保护，电压原理
保护动作后 果
保护动作后：
请求控制系统切换
单一桥故障，X闭锁，双桥故障Y闭锁
RD6P07-03.rev 00
跳交流断路器、锁定交流断路器、启动失灵
极隔离
换流器保护功能介绍 换相失败保护
启动元件动作 换相失败判据
0
&
0 0
&
0 0 0 0 0
0 0
&
0 0
&
0
0
150ms
t 定值 0
0
100ms
单桥延时原理动作
解锁
0
=1
0
t 定值 0
0
100ms
0 0 0 0
>=1
0
另一桥换相失败
0
请求切换
交流低电压
0
t
单桥延时原理投入
几种高压直流线路保护浅析
几种高压直流线路保护浅析摘要：本文对高压直流输电线路的几种基本线路保护进行了介绍，对保护原理进行了简要分析。
关键词：直流线路保护、纵差保护、行波保护、突变量和欠压保护。
0引言高压直流输电近年在我国得到了飞速发展，直流线路保护是高压直流线路稳定运行的重要保障，线路保护的正确动作以及动作后再启动程序的正确执行关系到直流系统的稳定运行。
1 直流线路保护介绍1.1 直流线路行波保护（1）行波保护：根据波理论，电压和电流都可以看作以接近于光速向两个方向传播的行波。
当接地故障发生时，电压的突然下降会在线路中造成很大的能量释放，这些能量以波的形式进行传播，所以如果能检测到波的变化，就能检测到故障。
当接地故障发生后，一部分故障电流在线路中传播，一部分故障电流进入大地，所以引入了极波和地波的概念：Wpm=IDL×Zpm-UDL Wgm=IDN×Zgm-UDN 程序通过周期性的比较极波来判断是否发生了接地故障。
如果在某点检测到当时的极波与前两个周期的极波的差值超过了门槛值，然后就以一定的延时再进行三次比较，如果这三次的差值也超过了门槛值，就认为检测到了接地故障。
通过检测地波是增加还是减少，来区分是本极故障还是另一级故障。
（2）ABB行波保护判据基本原理当直流线路上发生对地短路故障时，会从故障点产生向线路两端传播故障行波，两端换流站通过检测极波b（t）＝ID·γ－UD（式中：γ为直流线路的极波阻抗，ID和UD分别为整流侧直流电流和直流电压）的变化，即可检知直流线路故障，构成直流线路快速保护；另一方面，故障时两个接地极母线上的过电压吸收电容器上会分别产生一个冲击电流，利用该冲击电流以及两极直流电压的变化即可构成所谓地模波，根据地模波的极性就能正确判断出故障极。
1.2线路差动保护原理图1在图1的系统图中，设两侧保护的电流IM、IN以母线流向被保护的线路方向规定为其正方向。
以两侧电流的相量和作为继电器的动作电流Id，Id=│I&M+ I&N│，该电流有时也称做差动电流。
直流保护系统介绍
目录
• 直流保护系统概述 • 直流保护系统的组成 • 直流保护系统的分类 • 直流保护系统的应用场景 • 直流保护系统的未来发展
01
直流保护系统概述
定义与特点
定义
直流保护系统是用于保护直流电源设 备免受损坏的一种保护装置。
特点
具有快速响应、高精度、高可靠性、 易于维护等优点，广泛应用于电力、 通信、交通等领域的直流电源系统中 。
提高供电可靠性
直流保护系统能够减少因 电源故障导致的断电或设 备瘫痪等情况，提高供电 的可靠性和稳定性。
降低维护成本
直流保护系统能够延长设 备使用寿命，减少维修和 更换设备的频率和成本。
02
直流保护系统的组成
测量元件
测量元件用于检测电流、电压等 电气量，是直流保护系统的基本
组成部分。
测量元件的精度和稳定性对整个 保护系统的性能具有重要影响。
安全防护
直流保护系统可以作为工业控制系统的安全防护装置，防止设备因 过载、短路等原因而受到损害。
05
直流保护系统的未来发 展
智能化发展
人工智能技术
利用人工智能算法，实现直流保护系统的自适应和自主学习，提高保护动作的准 确性和快速性。
智能传感器
应用智能传感器技术，实时监测直流系统的运行状态，为保护决策提供更加准确 和可靠的数据支持。
03
直流保护系统的分类
按保护对象分类
线路保护
用于保护直流输电线路，防止线路故障引起的电 流过大、电压过高或过低等异常情况。
设备保护
用于保护直流输电系统中的重要设备，如换流器、 变压器等，确保设备安全稳定运行。
系统保护
用于保护整个直流输电系统，对系统的整体运行 状态进行监测和调控，确保系统稳定运行。
直流保护功能说明书
直流开关柜设备保护功能说明书目录1.控制功能 (1)1.1电保持型断路器控制分合闸的功能 (1)1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能 (1)1.3联跳功能 (2)1.4自动重合闸功能/防跳 (5)1.5线路测试功能 (6)2.保护功能 (8)2.1电流测量 (8)2.1.1Imax+保护 (8)2.1.2Imax-保护 (9)2.1.3DDL保护 (10)2.1.4接触网热保护 (12)2.2电压测量 (13)2.2.1线路带电 (13)2.2.2Umin（Ufeeder Low）保护 (13)2.2.3Delta U保护 (14)1.控制功能控制功能通常用于开关设备的电气合分闸，根据系统的状态和规定的要求，允许或禁止合闸操作。
1.1电保持型断路器控制分合闸的功能电保持型断路器在合闸后只需流过很小的电流即可使断路器保持在合闸位置。
其合闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，使合闸保持线圈得电。
其分闸顺序为：使合闸保持线圈失电。
1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能磁保持型断路器的合闸线圈为短时通电型。
其合闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，合闸线圈得电，断路器合闸，合闸后合闸线圈失电；其分闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，使合闸线圈流过反磁极电流，断路器分闸，分闸后合闸线圈失电。
检测断路器的位置。
1.3联跳功能当SEPCOS检测到故障（通过保护功能）时，使断路器分闸，并发出联跳信号，同时使给该段线路或该段网络供电的所有断路器跳闸并锁定。
相邻变电所间的双边联跳：当本变电所一台断路器跳闸时，必须使相邻变电所内向同一区间供电的断路器同时跳闸；其功能可通过联跳电缆及两侧直流开关柜中的联跳继电器来实现,每条馈线SEPCOS数字式保护监控单元的联跳接收与发送采用独立的回路，其原理如附图所示。
其具体实现过程为：首先，当故障发生于线路区段NO2时，变电所B内的馈线柜B/2内SEPCOS专用微机型继电保护和控制综合装置检测到故障，发出信号使馈线柜B/2内的断路器跳闸，并使联跳发送继电器动作发出联跳信号。
直流系统保护
1 直流微电网接地方式根据 IEC60364—1[19］对直流系统接地型式的定义，与交流系统一样，也可分为TT （T=电源侧直接接地；T=用电设备外露导电部分直接接地）、IT（I=电源侧不接地或经高阻抗接地，T=用电设备外露导电部分直接接地）、TN（T=电源侧直接接地，N=用电设备外露导电部分经保护线与电源侧共地）三种接地型式IT 表示直流母线处(可以为正极、负极或中性点)不接地或经高阻抗接地，电气装置的外露可电导部分直接接地。
研究表明，对于不存在对地电容的直流系统而言，IT 系统的一次接地故障监测十分困难，用户也无法用电笔测试出该系统直流电的极性. 在IT 接地型式中,相比负电极，正电极与大地连接可以减小电腐蚀的效应。
当接地故障发生时，故障电流较小，仍可以保证负载的正常运行，因此现有低压直流系统也大多采用无中线的IT 系统，但由于故障电流小，导致其故障检测困难，容易引发二次极间故障TN 表示直流母线处(可以为正极、负极或中性点）直接接地，所有电气设备外露可导电部分均接到保护线上，并与上述接地点相连。
而我国传统交流系统中广泛使用的TN 系统(T 电源侧直接接地,N用电设备外露导电部分经保护线与电源侧共地），其优点在于能将接地故障转化为短路故障从而增大故障电流、利于保护设备的动作,但由电力电子变换装置提供电源的直流系统中，一般均含有大量对过电流敏感的电力电子器件,该特性能否在直流系统中发挥同样的优势需作进一步的探讨.TN 系统发生接地故障时，会有较大的故障电流和电压暂变现象，这会影响连接在故障电极上的其他负载运行，该接地方式故障容易检测并快速清除。
考虑到目前家用设备接地保护线与交流零线电位差限制，未来直流微电网在给住宅、学校、商业建筑和工业区域供电建议采用TN系统。
2 直流微电网故障类型根据故障的类型进行划分,可将直流微网的故障分为接地故障和极间故障，如图16 所示。
接地故障依据故障阻抗大小可分为高阻抗接地和低阻抗接地故障，极间故障阻抗通常较小。
直流输控制保护系统功能介绍
直流输电控制保护系统功能介绍一、直流输电基本概念二、直流保护功能的配置及说明一、直流输电基本概念1、直流输电类型•常规两端直流输电背靠背直流输电系统1、直流输电类型1、直流输电类型多端直流输电系统2、换流站主设备•换流的主要设备——换流器（四重阀）2、换流站主设备•换流的主要设备——换流器（双重阀）2、换流站主设备•换流的主要设备——换流变2、换流站主设备•换流变伸入阀厅的换流变套管2、换流站主设备•三广直流惠州站单相双绕组换流变2、换流站主设备•平波电抗器•直流滤波器交流滤波器3、±500kV直流输电直流运行方式常规直流共有5种运行方式：•双极大地回线运行方式•单极大地回线运行方式（极I、极II）•单极金属回线运行方式（极I、极II）常用功率控制方式有3种：•双极功率控制•单极功率控制•单极电流控制4、±500kV直流输电直流部分主接线图5、±500kV直流输电交流场主接线图6、±800kV直流输电主接线图复龙换流站侧奉贤换流站侧复奉直流极线路复奉直流极线路接地极7、简单的控制概念•整流站控制直流系统的电流。
•逆变站控制直流系统的电压。
•通常，每极直流输送功率定义为整流侧功率。
二、直流保护功能的配置及说明直流保护配置目前国网系统运行直流输电系统保护配置情况：•三取二。
•使用切换逻辑。
•完全双重化配置。
保护三取二逻辑保护切换逻辑保护完全双重化配置换流站所包含保护•直流保护（换流变阀侧绕组之间的区域，除直流滤波器）•换流变压器保护•直流滤波器保护•交流滤波器保护•交流滤波器母线保护•断路器保护•交流线路保护•母线保护换流站内保护的分区换流阀区直流线路区金属回线区接地极线区双极中性母线连接区直流滤波器区极中性母线区极高压母线区换流变区保护的配置原则测量的典型配置直流滤波器UacIDPIDNCUDNUDLIDLIDNEIDLIDME IDGNDIANE IDEL1IDEL2NBS NBGSMRTBGRTS直流滤波器UDN IDNENBS极1极2UDLIVYIVDY Y Y DUacIDPIDNCIVYIVDY Y Y D保护的配置原则要求：•配置要求：不存在死区，不存在未被保护的故障情况（全面性）。
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直流保护介绍
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
直流供电保护简介
适用于城市轨道交通直流牵引供电系统，矿山轨道交通直流牵引供电系统。
保护功能配置：（DPU-11数字直流保护装置，北京天能继保电力科技有限公司）➢Imax电流最大值保护；
➢电流增量△I保护；
➢电流上升率保护（di/dt）；
➢Is过流保护；
➢Umin低电压保护，可选择跳闸或告警功能；
➢Umax过电压保护，可选择跳闸或告警功能；
➢装置具有遥测功能、遥信功能、遥控功能；
➢GPS时钟同步输入；
➢具有操作箱、故障录波、负荷录波、信号等功能；
➢面板上具有汉字液晶显示和简易键盘，还具有运行、告警、跳位、合位、保护跳闸指示灯；
➢装置通过现场总线与DSM（数字变电站管理系统）通讯，可完成远方监视、控制和操作功能。
交流33KV
整流器
直流1500V
接触网
交流33KV
钢轨
机车
直流系统图
直流母线
直流开关
分流器直流保护装置
DPU-11/CU
分压模块
/VD
电
缆
接触网
钢轨机车
L+
+
-
QD
直流保护装置接线示意图
DCMP-005用于直流牵引网馈线柜的控制和保护（上海拓及轨道交通设备公司）
DCMP-005是采用多片微处理器芯片的实时系统，它集成了控制、保护、总线通讯、自诊断和故障录波等功能于一体，用于控制、保护和监测快速断路器手车和直流牵引网系统，
直流保护接线示意图
断
分I
U
馈线I
U 线路DCMP
直流
L+ 电缆 + -
钢轨
接触
保护配置
1）三段过流：过电流瞬时保护；
过电流延时保护；
热反时限保护；
2）近区短路保护
3）远区短路保护
4）电压监视
5）线路测试
6）电缆监视
线路测试示意图
断测试I
U 区段
DCMP
直流L+ 电缆 + -
钢轨
接触
测试接测试测试
剩余。