直流配电网单极接地故障方向判断方法及其判断系统

1.一种直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，包括：获取线路保护安装处的信号；根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻；以及识别故障类型，若所述故障类型为正极接地故障，自故障时刻起随机进行采样；提取每次采样的正极电流故障分量的正半波Δi dcp1 (k)＝Δi dcp (k)+|Δi dcp (k)|和负半波Δi dcp2 (k)＝|Δi dcp (k)-|Δi dcp (k)||，其中，k为采样序号，Δi dcp (k)为第k次采样所提取的正极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A p1k 为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A p2k 为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A p1k 和负半波积分值A p2k ，若对于连续M次采样均满足A p1k ≥A p2k ，则判定为正极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A p1k <A p2k ，则判定为正极反向接地故障，M≥2。 2.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，若所述故障类型为负极故障接地，自故障时刻起随机进行采样，提取每次采样的负极电流故障分量的正半波Δi dcn1 (k)＝Δi dcn (k)+|Δi dcn (k)|和负半波Δi dcn2 (k)＝|Δi dcn (k)-|Δi dcn (k)||，其中，k为采样序号，Δi dcn (k)为第k次采样所提取的负极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A n1k 为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A n2k 为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A n1k 和负半波积分值A n1k ，若对于连续M次采样均满足A n1k ≤A n2k ，则判定为负极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A n1k >A n2k ，则判定为负极反向接地故障，M≥2。 3.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，正极电流故障分量正半波和负半波积分值A p1k 和A p2k 的计算公式为其中，Δi dcp1 (j)为第j次采样的正极电流故障分量的正半波，Δi dcp2 (j)为第j次采样的正极电流故障分量的负半波。 4.如权利要求2所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，负极电流故障分量正半波和负半波积分值A n1k 和A n2k 的计算公式为：其中，Δi dcn1 (j)为第j次采样的负极电流故障分量的正半波，Δi dcn2 (j)为第j次采样的负极电流故障分量的负半波。 5.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，获取线路保护安装处的信号，包括：采集安装线路保护安装处的正极对地电压u dcp 、负极对地电压u dcn 、正极电流i dcp 以及负极电流i dcn ，并计算得到极间电压u dc ＝u dcp -u dcn ；根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻，包括：计算正极对地电压u dcp 的变化率 负极对地电压u dcn 的变化率 以及极间电压u dc 的变化率 并取三种变化率的最大值 与方向元件启动阈值ΔU dcset 进行比较，若 则启动方向元件，并记录启动时刻t f 作为故障发生时刻；其中，启动阈值ΔU dcset 的计算公式为：ΔU dcset ＝K dcset ΔU max式中，K dcset 为可靠系数，取值为1.1～1.2；ΔU max 为正常运行时u dcp 、u dcn 及u dc 变化率绝对值的最大值。 6.如权利要求5所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，识别故障类型，包括：计算共模电压u com ＝(u dcp +u dcn )/2，并与故障极选极整定值U cset 进行比较，若u com ≤-U cset ，则判定为正极接地；若u com ≥U cset ，则判定为负极接地；否则，判定为极间短路；其中，故障极选极整定值U cset 的计算公式为：U cset ＝K cset U cmax式中，K cset 为可靠系数，取值为1.1～1.2；U cmax 为正常运行和极间短路时的最大共模电压。 7.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，5≤M≤10。 8.一种直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，包括：获取线路保护安装处的信号；根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻；以及识别故障类型，若所述故障类型为负极接地故障，则自故障时刻起随机进行采样；提取每次采样的负极电流故障分量的正半波Δi dcn1 (k)＝Δi dcn (k)+|Δi dcn (k)|和负半波Δi dcn2 (k)＝|Δi dcn (k)-|Δi dcn (k)||，其中，k为采样序号，Δi dcn (k)为第k次采样所提取的负极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A n1k 为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A n2k 为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A n1k 和负半波积分值A n1k ，若对于连续M次采样均满足A n1k ≤A n2k ，则判定为负极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A n1k >A n2k ，则判定为负极反向接地故障，M≥2。 9.一种直流配电网单极接地故障方向判断系统，其特征在于，包括故障识别单元、正极接地故障方向判断单元和/或负极接地故障方向判断单元，其中，故障识别单元用于根据线路保护安装处所采集到的信号确定并记录故障发生时刻；以及识别故障类型；正极接地故障方向判断单元用于当故障类型为正极接地故障时，提取每次采样的正极电流故障分量的正半波Δi dcp1 (k)＝Δi dcp (k)+|Δi dcp (k)|和负半波Δi dcp2 (k)＝|Δi dcp (k)-|Δi dcp (k)||，其中，k为采样序号，Δi dcp (k)为第k次采样所提取的正极电流故障分量，以及在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A p1k 为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A p2k 为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A p1k 和负半波积分值A p1k ，若对于连续M次采样均满足A p1k ≥A p2k ，则判定为正极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A p1k <A p2k ，则判定为正极反向接地故障，M≥2；负极接地故障方向判断单元，用于当故障类型为负极接地故障时，提取每次采样的负极电流故障分量的正半波Δi dcn1 (k)＝Δi dcn (k)+|Δi dcn (k)|和负半波Δi dcn2 (k)＝|Δi dcn (k)-|Δi dcn (k)||，其中，k为采样序号，Δi dcn (k)为第k次采样所提取的负极电流故障分量；以及在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A n1k 为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A n2k 为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A p1k 和负半波积分值A p1k ，若对于连续M次采样均满足A n1k ≤A n2k ，则判定为负极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A n1k >A n2k ，则判定为负极反向接地故障，M≥2。 10.如权利要求9所述的直流配电网单极接地故障方向判断系统，其特征在于，正极电流故障分量正半波和负半波积分值A p1k 和A p2k 的计算公式为其中，Δi dcp1 (j)为第j次采样的正极电流故障分量的正半波，Δi dcp2 (j)为第j次采样的正极电流故障分量的负半波；负极电流故障分量正半波和负半波积分值A n1k 和A n2k 的计算公式为：其中，Δi dcn1 (j)为第j次采样的负极电流故障分量的正半波，Δi dcn2 (j)为第j次采样的负极电流故障分量的负半波。