本发明涉及电力系统自动化继电保护，特别涉及一种基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法。
背景技术：
1、随着光伏、风电等可再生能源的电源，分布式光伏发电并网系统以及新能源汽车等直流负荷的快速增长，电力电子技术的不断进步，直流配电网已经成为当前研究的焦点。与传统的交流配电网相比，柔性直流配电网因其在接纳分布式新能源、降低能量传输损耗以及更加灵活的控制上的显著优势，逐渐成为我国电网发展的新趋势。而目前关于柔性直流配电网的保护机制研究主要集中在主保护系统上。在某些极端情况下，例如通信系统出现故障或断路器拒动时，主保护系统可能无法正常响应，给直流系统的运行带来了一定的风险。
2、针对该问题，国内外对于柔性直流配电网的后备保护进行了一系列的研究，学者陈乐等人(陈乐,薄志谦,林湘宁,等.基于波形相似度比较的线路快速纵联保护研究[j].中国电机工程学报,2017,37(17)：5018-5027.)提出一种基于波形相似度比较的线路快速纵联保护算法，利用故障发生后故障线路两侧波形间不一致形变的特征，对线路两端波形信号进行相似度比较，实现故障的快速识别和切除，而当通信系统故障时，该后备保护可能拒动，且判据复杂，抗干扰程度较低。学者m.salehi等人(m.salehi,s.a.taher,i.sadeghkhani,et al.,‘apoverty severity index-based protection strategy forring-bus low-voltage dc microgrids’,ieee trans.smart grid,2019,10,(6),pp.6860-6869.)引入了基于修正的平方贫困差距指数的后备保护，该指数通过比较当前方向来评价故障的严重程度，后备功能由在一定延时后向相邻断路器发送解锁信号，但这种方案依赖于通信，同样在通信故障的情况下可靠性较差。学者李海锋等人(李海锋,许灿雄,梁远升等.计及换流站控制响应的多端混合直流线路后备保护设计[j].电力系统保护与控制,2023,51(03):155-163.)提出了基于滑窗均值电流的多端混合直流线路区内、区外故障识别判据，同时实现了加速保护的功能，但其加速整定判据计算复杂，且在高阻情况下，存在闭锁失败的问题，保护选择性有待改善。学者leterme w.等人(leterme w.，pirooz azads.and van hertem d.alocal backup protection algorithm for hvdc grids[j].ieeetransactions on power delivery，2016，31(4):1767-1775.)提出利用故障特征提高后备保护的启动速度的加速方法，但其加速仅限于缩短后备保护启动的时间，无法提高后备保护的动作速度。郑教授等学者(郑涛,吕文轩.基于时序配合的柔直配电网后备保护与控制协同方案[j].电力系统自动化,2022,46(02):137-145.)提出通过换流器产生的电流突变信号，闭锁故障反方向的负荷开关，进一步实现故障线路的可靠隔离，同时根据突变量比值判据，实现后备保护加速功能，但其在加速后，出现开关后备功能缺失的问题，降低了系统的可靠性。
3、由上述国内外研究现状表明，目前柔性直流配电网的后备保护依靠通信，当通信失效时方案，可靠性较低；各线路依赖直流断路器隔离故障线路的情况较多，经济性较差；后备保护判据算法复杂时，不利于保护的可靠动作；柔性直流配电网的后备保护所需时限较长，速动性较差，而加速方案存在后备功能缺失得到问题，可靠性不太完善。
技术实现思路
1、为了能够解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，该方案能缩短柔性直流配电系统后备保护的动作时间，以更快地切除故障线路，同时增强了系统经济性，保障了可靠性。该方案不依靠站间通信设备，仅需测量本地电流量及电流量积分值，即可判断故障区间，实现定位；测量负荷开关开断时间，依据时间和值，实现后备保护加速隔离故障线路。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，包括以下步骤：故障发生后，经故障检测预判确认主保护拒动后，启动后备保护策略，之后恢复正常运行；
3、所述后备保护策略包括以下步骤：
4、控制各负荷开关进入阶梯延时整定状态；
5、检测各负荷开关处电流量并计算各负荷开关处的电流量积分值∫it(t)和极性导数值di/dt；
6、当所述电流量积分值满足闭锁判据∫it(t)<iin时，闭锁反方向负荷开关；
7、互联开关达到设定时间后闭合，故障电路未闭锁负荷开关达到预定延时后动作断开；
8、记录故障线路未断开负荷开关处的极性导数值满足待加速判据di/dt>δiset的时刻计时为tt，将tt与线路负荷开关预设的参考时间tset1进行第一对比，tset1略大于t1，t1为线路负荷开关预设的最短延时；将tt及负荷开关的延时整定值tset-n的和值th与线路两端整定时间和值thset进行第二对比,n为负荷开关的编号；
9、结合第一对比及第二对比结果，重新整定对应负荷开关。
10、进一步地，设置所述阶梯延时整定状态的方法包括以下步骤：
11、以所述互联开关为首端展开柔性直流配电网，以从每个负荷开关向右侧连接的直流线路的电流方向为正方向、将所述柔性直流配电网中的所有负荷开关划分为顺时针方向负荷开关组和逆时针方向负荷开关组，其中电流反方向侧为顺时针方向负荷开关组、电流正方向侧为逆时针方向负荷开关组；
12、从首端至尾端将顺时针方向负荷开关组中各负荷开关的所述延时整定值tset-n按顺时针方向从t1依次增加δt，tset-n＝t1+(m-1)δt，m为从首端至尾端的线路排序；
13、从首端至尾端将逆时针方向负荷开关组中各负荷开关的所述延时整定值tset-n按逆时针方向从t1依次增加δt，tset-n＝t1+(m-1)δt，m为从首端至尾端的线路排序。
14、进一步地，故障发生后，互联开关处、负荷开关处均计时归零。
15、进一步地，当所述第一对比中tt＜tset1时：
16、若第二对比中th≥thset，按公式一整定对应负荷开关开断时间；所述公式一为：tset-new-n＝tt，tset-new-n为整定后的开断时间；
17、若第二对比中th＜thset时，解锁对应的负荷开关，按公式二整定对应负荷开关开断时间；所述公式二为：tset-new-n＝tset-n+tt-t1+δt；
18、当所述第一对比中tt＞tset1时：
19、若第二对比中th≥thset时，按公式三整定对应负荷开关开断时间；所述公式三为：tset-new-n＝tset-n+tt-t1-(n-2)δt，n为安装有负荷开关的线路总数；
20、否则不做处理。
21、进一步地，所述故障检测预判包括以下步骤：
22、检测线路；
23、当系统电流达到预设启动判据时，模块化多电平换流器切换为主动限流控制模式、并将输出电流限制在参考值idcref，监测系统电压，同时计时；
24、经预设主保护动作时间后，若所述系统电压未上升至正常电压，则确认主保护拒动。
25、进一步地，恢复正常运行包括以下步骤：
26、监测各负荷开关处电压，若各负荷开关处电压均上升至正常电压，模块化多电平换流器切换为稳态控制方式，控制各负荷开关退出阶梯延时整定状态。
27、一种柔性直流配电系统，包括系统监测单元、后备保护单元，所述后备保护单元包括：
28、保护计算模块，系统监测单元确认主保护拒动后，由保护计算模块控制各负荷开关进入阶梯延时整定状态，并检测各负荷开关处电流量并计算各负荷开关处的电流量积分值∫it(t)和极性导数值di/dt，当所述电流量积分值满足闭锁判据∫it(t)<iin时、闭锁反方向负荷开关；互联开关达到设定时间后闭合，故障电路未闭锁负荷开关达到预定延时后动作断开；
29、时间和值判断模块，记录故障线路未断开负荷开关处的极性导数值满足待加速判据di/dt>δiset的时刻计时为tt，将tt与线路负荷开关预设的参考时间tset1进行第一对比；将tt及负荷开关的延时整定值tset-n的和值th与线路两端整定时间和值thset进行第二对比；结合第一对比及第二对比结果发出重新整定信号；
30、以及开关延时整定模块，用于预设各负荷开关的延时整定值tset-n，用于接收所述重新整定信号并重新整定对应的负荷开关。
31、进一步地，所述系统监测单元包括故障检测模块和模块化多电平换流器；
32、由故障检测模块检测线路电流、电压，当系统电流达到预设启动判据时，模块化多电平换流器切换为主动限流控制模式、并将输出电流限制在参考值idcref，由故障检测模块监测系统电压，同时计时，经预设主保护动作时间后，若所述系统电压未上升至正常电压，则确认主保护拒动。
33、进一步地，所述系统监测单元包括故障恢复模块，在主保护动作计时过程中系统电压上升至正常电压时、或在阶梯延时整定状态各负荷开关处电压均上升至正常电压时，模块化多电平换流器切换为稳态控制方式。
34、进一步地，所述保护计算模块用于在故障发生后，分别对互联开关处、负荷开关处计时归零。
35、本发明的有益效果是：本发明在主动控制故障电流的条件下，根据负荷开关设定的延时开断时间和值判据，加速跳开对侧开关，可以高效缩短后备保护切除故障线路的时间；同时重新整定未开断负荷开关的延迟时间，优化了远后备保护，也解决了加速后首端开关远后备保护缺失的问题，进一步提高可靠性。
1.一种基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，包括以下步骤：故障发生后，经故障检测预判确认主保护拒动后，启动后备保护策略，之后恢复正常运行；
2.根据权利要求1所述的基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，设置所述阶梯延时整定状态的方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，故障发生后，互联开关处、负荷开关处均计时归零。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，当所述第一对比中tt＜tset1时：
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，所述故障检测预判包括以下步骤：
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于电流突变时间的柔性直流配电系统后备保护加速方法，其特征在于，恢复正常运行包括以下步骤：
7.一种柔性直流配电系统，其特征在于，包括系统监测单元、后备保护单元，所述后备保护单元包括：
8.根据权利要求7所述的柔性直流配电系统，其特征在于，所述系统监测单元包括故障检测模块和模块化多电平换流器；
9.根据权利要求8所述的柔性直流配电系统，其特征在于，所述系统监测单元包括故障恢复模块，在主保护动作计时过程中系统电压上升至正常电压时、或在阶梯延时整定状态各负荷开关处电压均上升至正常电压时，模块化多电平换流器切换为稳态控制方式。
10.根据权利要求7-9任一项所述的柔性直流配电系统，其特征在于，所述保护计算模块用于在故障发生后，分别对互联开关处、负荷开关处计时归零。
