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[摘 要]根据对换流器出现故障的分析发现，换流器的故障具有十分复杂的时间和空间关系，需要我们对直流差动保护的故障响应范围以及动作特性进行充分的研究。本篇文章将会对直流差动保护的保护范围和功能定位进行详细的研究，针对具体的模型对直流差动保护的动作特性进行分析。然后对怎样提升直流差动保护动作选择性进行讨论。
[关键词]直流差动保护；动作特性；高压直流；保护判据
中图分类号：TM721.1；TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0279-01
引言：
在我国目前的远距离输电工程中，直流输电技术因为自身的优越性以及经济性，在我国的输电工程中得到了广泛的应用。换流器是进行直流输电的关键性部件，是整个输电系统的核心所在。为了给直流输电系统提供安全保障，必须要对换流器采取直流差动保护的方式。换流器的故障特征十分复杂，由于换流器内部复杂的结构的原因，导致了在不同的故障下，其具体的工作状态不确定，此外，由于换流器故障位置的空间差异性，导致了换流器保护的相对困难。以上原因对于我国的直流输电系统带来了严重的威胁。在我国已经发生过多起换流器保护误动的事件，通过对事故进行仿真实验和定性分析等研究，得到了一定的结论。本文将会对直流差动保护存在的问题进行阐述，分析直流保护的具体保护范围和其在不同故障下的动作特性，找出其固有响应特性，提出优化直流差动保护动作特征的方法，从而提高整个直流运输的安全性。
一、 直流差动保护的原理及其功能定位
直流差动保护的工作原理是通过对换流器的直流侧出口高压端和中性端的直流电流见得差流进行检测，从而达到对换流器的保护的目的。具体的动作方程为：
| IdH - IdN |> Iset
其中：IdH 为高压端直流电流；IdN 为中性端直流电流。保护门槛值Iset 按照躲开高压母线故障时的最大穿越电流整定。换流器区的故障示意图如图一所示。
通过分析上图可以看出，直流差动保护的区域为换流器高压端和中性端的电气连接的区域，也就是S1。所以说，通过直流差动保护的方式能够对换流器的K1、K2、K3、K4处的故障进行反应。由于直流差动保护作为换流器区的保护，它能够保护的范围为整个S区域。
二、 直流差动保护动作的选择性问题
通过上述的分析可以得知，在直流差动保护中，其应当保护的范围S结果小于在实际中保护到的范围S1。所以说，在具体的系统中存在着严重的问题，必须要通过一定的方法对其进行改进：
（一）将时间定制延长
时间定值是通过设备的承载范围和保护与直流控制的配合所确定的，所以，将时间定值进行延长，便对设备有了更高的要求。此外，对时间定值进行延长还能够对直流差动保护的速动性造成一定的影响，综上所述，这种方法不是很好。
（二）将门槛值进行提高
由于对门槛值进行提高不会涉及到其他电气量的引入和其他设备的参与，所以，这种方法以其自身的成本优势成为了保护选择性的主要解决方法。但是，因为交流链接线上所对应的保护特征量相同，所以，对门槛值进行提高必然会降低TA阀侧故障下保护的灵敏度，此外，由于发生故障的程度不一，提升门槛值也会对反映直流侧的灵敏度造成影响。
（三）增加辅助判据
增加辅助判据的方式能够从根本上解决直流差动保护的选择性难题，但是，必须要针对这种方法添加指定的设备，并且要对辅助判据对保护性能的影响进行全面仔细的论证。
三、 直流差动保护动作特性分析
直流差动保护的动作特性也就是将固有的动作特性和直流控制作用进行叠加。两者分别与故障条件和故障变化趋势相关联。
（一）直流差动保护固有动作特性解析分析
直流差动保护的固有动作特性主要是受到以下三个方面的影响：故障
类型、故障位置与故障时刻。
1. 故障类型
因为直流差动保护仅仅对接地故障起作用，所以，要将交流侧接地故障对称性的影响作为重点。三相对称故障下故障桥交流系统向直流系统提供的电压恒为0，但是对于不对称的故障回路便十分复杂，故障交流系统对直流系统提供的电压是周期性的变化，从而故障对称性会影响IdH 和IdN 的变化趋势，影响程度因故障位置而异。
2.故障位置
因为在具体的直流差动保护中，整流侧的故障会比逆变侧故障更加难以处理。直流侧故障可以根据故障点电压的不同分为三种故障：换流器直流侧高压端接地故障、换流器中点接地故障、换流器直流侧中性端接地故障，电压也是由高到低排列。
3. 故障时刻
由于在一个换流阀切换的周期内，发生故障的时刻不同，其针对于换流器造成的伤害也不同。其中，故障時刻对交流侧故障的影响最为严重。在换相时候的时间较短，可以不予考虑。故障时刻对于换流器初始状态的持续时间以及故障回路的影响较大。此外，阀的导通顺序和导通时间也会受到故障时刻的影响。
四、 优化直流差动保护动作特性的辅助判据
（一）辅助判据的提出
以下主要对引入换流器交流侧的电气量来以此构成辅助判据。根据电路特点可以得出|ia+ib+ic|=0。由此推理，令isum=| ia+ib+ic|，构造辅助判据：
max{isumY，isumD} = 0
然后把原来的判据和现有的辅助判据相结合，则可以得出直流差动保护动作策略式，其中，延时为5ms。
（二） 辅助判据的可行性以及有效性的分析
上面所提到的判据必须要符合以下两个基本要求：第一，不能够对保护反应于区内故障的灵敏度造成影响；第二，要充分确保正确辨别区外故障的能力。特别是直流侧区内故障和交流连接线上TA 两侧的接地故障。
一旦故障发生，流经交流连接线TA的三相电流依然会保持着对称关系。所以，辅助判据不影响直流差动保护反应于直流侧区内故障的灵敏性。如果在链接线上TA阀侧出现故障，并且出现下图所示状况。这是因为辅助条件不成立，因此，直流差动保护不会出现误动。
结语：
通过上述的讨论和分析，介绍了直流差动保护在交流侧和直流侧故障下保护特征量的规律，然后对如何优化保护动作特性提出了建议，希望能够对换流器在直流输电领域有所帮助，从而增加国家输电的安全性。
参考文献
[1] 韩昆仑，蔡泽祥，李佳曼，李晓华.考虑直流控制的换流器交流侧故障及其保护动作行为分析[J].高电压技术.2014（08）.
[关键词]直流差动保护；动作特性；高压直流；保护判据
中图分类号：TM721.1；TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0279-01
引言：
在我国目前的远距离输电工程中，直流输电技术因为自身的优越性以及经济性，在我国的输电工程中得到了广泛的应用。换流器是进行直流输电的关键性部件，是整个输电系统的核心所在。为了给直流输电系统提供安全保障，必须要对换流器采取直流差动保护的方式。换流器的故障特征十分复杂，由于换流器内部复杂的结构的原因，导致了在不同的故障下，其具体的工作状态不确定，此外，由于换流器故障位置的空间差异性，导致了换流器保护的相对困难。以上原因对于我国的直流输电系统带来了严重的威胁。在我国已经发生过多起换流器保护误动的事件，通过对事故进行仿真实验和定性分析等研究，得到了一定的结论。本文将会对直流差动保护存在的问题进行阐述，分析直流保护的具体保护范围和其在不同故障下的动作特性，找出其固有响应特性，提出优化直流差动保护动作特征的方法，从而提高整个直流运输的安全性。
一、 直流差动保护的原理及其功能定位
直流差动保护的工作原理是通过对换流器的直流侧出口高压端和中性端的直流电流见得差流进行检测，从而达到对换流器的保护的目的。具体的动作方程为：
| IdH - IdN |> Iset
其中：IdH 为高压端直流电流；IdN 为中性端直流电流。保护门槛值Iset 按照躲开高压母线故障时的最大穿越电流整定。换流器区的故障示意图如图一所示。
通过分析上图可以看出，直流差动保护的区域为换流器高压端和中性端的电气连接的区域，也就是S1。所以说，通过直流差动保护的方式能够对换流器的K1、K2、K3、K4处的故障进行反应。由于直流差动保护作为换流器区的保护，它能够保护的范围为整个S区域。
二、 直流差动保护动作的选择性问题
通过上述的分析可以得知，在直流差动保护中，其应当保护的范围S结果小于在实际中保护到的范围S1。所以说，在具体的系统中存在着严重的问题，必须要通过一定的方法对其进行改进：
（一）将时间定制延长
时间定值是通过设备的承载范围和保护与直流控制的配合所确定的，所以，将时间定值进行延长，便对设备有了更高的要求。此外，对时间定值进行延长还能够对直流差动保护的速动性造成一定的影响，综上所述，这种方法不是很好。
（二）将门槛值进行提高
由于对门槛值进行提高不会涉及到其他电气量的引入和其他设备的参与，所以，这种方法以其自身的成本优势成为了保护选择性的主要解决方法。但是，因为交流链接线上所对应的保护特征量相同，所以，对门槛值进行提高必然会降低TA阀侧故障下保护的灵敏度，此外，由于发生故障的程度不一，提升门槛值也会对反映直流侧的灵敏度造成影响。
（三）增加辅助判据
增加辅助判据的方式能够从根本上解决直流差动保护的选择性难题，但是，必须要针对这种方法添加指定的设备，并且要对辅助判据对保护性能的影响进行全面仔细的论证。
三、 直流差动保护动作特性分析
直流差动保护的动作特性也就是将固有的动作特性和直流控制作用进行叠加。两者分别与故障条件和故障变化趋势相关联。
（一）直流差动保护固有动作特性解析分析
直流差动保护的固有动作特性主要是受到以下三个方面的影响：故障
类型、故障位置与故障时刻。
1. 故障类型
因为直流差动保护仅仅对接地故障起作用，所以，要将交流侧接地故障对称性的影响作为重点。三相对称故障下故障桥交流系统向直流系统提供的电压恒为0，但是对于不对称的故障回路便十分复杂，故障交流系统对直流系统提供的电压是周期性的变化，从而故障对称性会影响IdH 和IdN 的变化趋势，影响程度因故障位置而异。
2.故障位置
因为在具体的直流差动保护中，整流侧的故障会比逆变侧故障更加难以处理。直流侧故障可以根据故障点电压的不同分为三种故障：换流器直流侧高压端接地故障、换流器中点接地故障、换流器直流侧中性端接地故障，电压也是由高到低排列。
3. 故障时刻
由于在一个换流阀切换的周期内，发生故障的时刻不同，其针对于换流器造成的伤害也不同。其中，故障時刻对交流侧故障的影响最为严重。在换相时候的时间较短，可以不予考虑。故障时刻对于换流器初始状态的持续时间以及故障回路的影响较大。此外，阀的导通顺序和导通时间也会受到故障时刻的影响。
四、 优化直流差动保护动作特性的辅助判据
（一）辅助判据的提出
以下主要对引入换流器交流侧的电气量来以此构成辅助判据。根据电路特点可以得出|ia+ib+ic|=0。由此推理，令isum=| ia+ib+ic|，构造辅助判据：
max{isumY，isumD} = 0
然后把原来的判据和现有的辅助判据相结合，则可以得出直流差动保护动作策略式，其中，延时为5ms。
（二） 辅助判据的可行性以及有效性的分析
上面所提到的判据必须要符合以下两个基本要求：第一，不能够对保护反应于区内故障的灵敏度造成影响；第二，要充分确保正确辨别区外故障的能力。特别是直流侧区内故障和交流连接线上TA 两侧的接地故障。
一旦故障发生，流经交流连接线TA的三相电流依然会保持着对称关系。所以，辅助判据不影响直流差动保护反应于直流侧区内故障的灵敏性。如果在链接线上TA阀侧出现故障，并且出现下图所示状况。这是因为辅助条件不成立，因此，直流差动保护不会出现误动。
结语：
通过上述的讨论和分析，介绍了直流差动保护在交流侧和直流侧故障下保护特征量的规律，然后对如何优化保护动作特性提出了建议，希望能够对换流器在直流输电领域有所帮助，从而增加国家输电的安全性。
参考文献
[1] 韩昆仑，蔡泽祥，李佳曼，李晓华.考虑直流控制的换流器交流侧故障及其保护动作行为分析[J].高电压技术.2014（08）.