CN108512201A - 一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统，包括以下步骤：采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。本发明保护方法的动作速度快，只利用被保护线路的单端电压和电流，可以满足多端柔性直流电网对保护的快速性要求。

Description

一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统多端柔性直流电网直流线路故障判别技术领域，具体涉及一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统。

背景技术

半桥模块化多电平换流器(HB-MMC)与传统线换相换流器(LCC)及两电平电压源型换流器(VSC)相比，因为具备显著优势而被逐渐应用在两端柔性直流输电工程中，并且将要在即将建设的诸多多端柔性直流电网工程中得到广泛应用。多端柔性直流电网与两端直流输电系统相比具有显著优势，如输电线路拥有更多冗余而提高了供电可靠性，所需换流站数量减少而降低了建设成本和整体的功率传输损耗等。然而，保护系统很大程度上限制了基于HB-MMC直流电网的发展。

在多端柔性直流电网中，当直流侧发生短路故障时，与利用交流断路器或者具备故障限流能力的换流站相比，采用连接在输电线路两端的直流断路器对故障区段进行隔离可以保证非故障部分的正常运行，是最好的保护方式。然而，由于直流系统的低阻尼特性，直流侧发生短路故障时，故障电流上升迅速且峰值极高，危及换流站半导体器件安全的同时，给直流断路器的开断带来较大压力。鉴于目前故障限流和直流断路器技术水平的限制，研究基于单端信息的快速保护原理很有必要。

现有技术提出基于限流电感两侧电压变化率的保护方式以及利用限流电感直流线路侧的电压变化率来判别区内外故障。基于电压变化率的保护方式无需输电线路两端间的通信，且保护速度可以满足直流电网对保护速动性的要求，然而，当故障电阻较大时，保护的灵敏性和可靠性会大大降低。

现有技术提出基于入射行波的单端量保护方法，该保护方法具有不受线路边界影响的优势。现有技术还提出基于电流行波首波头的保护方法。然而，当输电线路长度较短时，以上两种保护方法的可靠性较低，此外，行波保护的可靠性受故障点过渡电阻的影响较为严重。

现有技术详细分析了基于VSC的直流系统发生短路故障时的故障特征，进而提出一种通过故障定位判别区内外故障的的保护方法。然而，该保护方法受故障电阻的影响较为严重，此外，该保护方法没有考虑多端柔性直流电网对保护速动性的要求。

通过以上分析可知，目前存在的基于电压变化率、行波和参数识别的直流电网保护方式受故障电阻的影响较为严重，而且有些保护方式不能满足直流系统对保护速度的要求。此外，目前多数保护方式只能应用到对称单极直流系统，而很少有适用于对称双极系统的保护方式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明分析了基于HB-MMC的对称双极直流电网中直流线路区内外故障时的故障暂态电压，并据此提出了一种基于单端信息的多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统。在故障电压的分析过程中，输电线路采用分布参数模型，并应用叠加原理和拉氏变换的分析方法；定义FPT为故障电压波形的突变点到首个极值点之间的时间间隔，区内故障时的FPT远远小于区外故障时的FPT，据此可以判别出区内外故障；此外，提出一种基于正负极故障电流的故障极判别方法。该保护方法快速灵敏，且不需要输电线路两端之间的数据传输，基本不受过渡电阻的影响。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明的第一目的是公开了一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，包括以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

进一步地，FPT为发生短路故障后，电压波形从开始突变至首次到达极值点之间的时间间隔。

进一步地，所述的FPT门槛值在设定过程中，根据区内外故障时的故障电压，求解出故障电压的解析表达式，对故障电压进行拉氏变换，然后与初始电压叠加，得到区内外故障时的FPT值，根据得到的区内外故障时的FPT值，确定FPT门槛值。

进一步地，将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障，具体为：

如果计算得到的FPT小于设定的FPT门槛值，则判定为区内故障；否则，判定为区外故障。

进一步地，将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极，具体为：

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值大于设定的门槛值，则判定为正极接地故障；

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值小于设定的门槛值的倒数，则判定为负极接地故障；

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值介于设定的门槛值和设定的门槛值的倒数之间，则判定为双极短路故障。

进一步地，所述设定的门槛值优选为1.2。

本发明的第二目的是公开了一种多端柔性直流电网直流线路快速保护系统，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

本发明的第三目的是公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

本发明的有益效果：

(1)基于对HB-MMC的多端柔性直流电网中发生区内外故障时的电压理论分析，提出一种基于单端信息的直流线路保护方法。该保护方法借助于故障暂态电压的FPT来判别区内外故障，同时利用正负极电流来识别故障极。

(2)该保护方法的动作速度快。该保护方法只利用被保护线路的单端电压和电流，保护采样数据窗宽度为2ms，可以满足多端柔性直流电网对保护的快速性要求。

(3)该保护方法的可靠性高。故障电阻较大时，该保护方法仍能正确判别出区内故障，而且不受限流电感取值的影响。

(4)保护的整定值只与换流站及线路参数相关，因此，该保护方式不受所保护线路传输功率及所投入换流站数目的影响。

(5)该保护方法原理简单，易于工程实现，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为张北四端柔性直流电网工程的单线图；

图2(a)为区内故障时的附加等效电路；

图2(b)为正向区外故障时的附加等效电路；

图2(c)为背侧区外故障时的附加等效电路；

图3(a)为F₁处发生金属性正极接地故障时的电压解析波形；

图3(b)为F₂处发生金属性正极接地故障时的电压解析波形；

图3(c)为F₃处发生金属性正极接地故障时的电压解析波形；

图4为保护流程图；

图5(a)为F₁处发生金属性正极接地故障时的电压仿真波形；

图5(b)为F₂处发生金属性正极接地故障时的电压仿真波形；

图5(c)为F₃处发生金属性正极接地故障时的电压仿真波形；

图6为F₁处发生金属性正极接地故障时的电流仿真波形；

图7(a)为F₁处发生双极短路故障时的故障电压仿真波形；

图7(b)为F₂处发生双极短路故障时的故障电压仿真波形；

图7(c)为F₃处发生双极短路故障时的故障电压仿真波形；

图8为F₁处发生双极短路故障时的故障电流仿真波形；

图9为故障电阻取不同值时的故障电压波形。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于单端信息的多端柔性直流电网直流线路保护方法，包括以下步骤：

(1)将换流站等效为电容与电感的串联组合，输电线路采用分布参数模型。应用叠加原理和拉氏变换的方法对区内外故障时的故障电压进行解析求解，进而构造区内外故障保护判据，设定FPT的门槛值FPT_th；FPT为发生短路故障后，电压波形从开始突变至首次到达极值点之间的时间间隔。

(2)应用正负极电流构造故障极识别判据，设定故障极判别门槛值k_set；

(3)保护装置实时采集保护安装处的电压和电流，直流线路发生短路故障而保护装置启动后，提取故障后2ms的电压和电流数据；

(4)利用故障后电压采样值计算FPT，利用故障电流采样值计算△I_p/△I_n；

(5)将FPT与FPT_th比较后判别区内外故障，同时根据正负极故障电流变化量的比值判别故障极。当判定为区内故障，且选择出故障极线后即发送跳闸信号，进而完成对故障极线的隔离。

步骤(1)中，基于故障暂态电压的区内外故障识别判据的设置过程为：

以张北四端柔性直流电网工程为例对该保护方法进行说明，图1所示为该工程的单线图，图中故障点F₁、F₂和F₃分别位于线路1右端点、换流站1和2的正极母线上；R_ij(ij＝12,21,13,31,24,42,34,43)为线路端点的保护装置；线路长度均在图中标出。

以R₁₂处的正极线路保护为例对该保护方法进行介绍，图2(a)、(b)和(c)分别为区内、正向区外和背侧区外金属性正极接地故障时的附加等效电路，图中L_S和C_S分别为换流站的等效电感和等效电容，可由公式(4)求得，式中L_A为桥臂电感值，C_SM为子模块电容值，N为每个桥臂所含子模块数；p为复数运算符号，L_B为限流电感值，u₀为故障发生前故障点处的电压。由图可见，区内外故障时以分布参数模型表示的输电线路两侧的电压和电流量均满足式(5)所示关系。

式(5)中，l为输电线路的长度，γ和Z_c的表达式分别如式(6)、(7)所示，其中R₀、L₀、G₀和C₀分别为单位长度输电线路的电阻、电感、电导和电容。

F₁处发生金属性正极接地故障时，由式(5)及线路边界电压与电流的关系可得附加等效电路中U₁的表达式如式(8)所示，式中L_T为L_S与L_B之和。

F₂处发生金属性正极接地故障时，由式(5)及线路边界电压与电流的关系可得附加等效电路中U₁的表达式如式(9)所示，式中，Z₁和Z₂的表达式分别如式(10)、(11)所示。

Z₂＝p²C_S(L_B+L_T)+1(11)

F₃处发生金属性正极接地故障时，由式(5)及线路边界电压与电流的关系可得附加等效电路中U₁的表达式如式(12)所示，式中，Z₃和Z₄的表达式分别如式(13)、(14)所示。

Z₃＝p³L_BL_TC_S+pC_SZ_c ²+pL_B (13)

Z₄＝p²C_SZ_c(L_T+L_B)+Z_c (14)

将式(8)、(9)和(12)分别进行拉氏反变换，与初始电压相加后便可分别得F₁、F₂和F₃处发生金属性正极接地故障时R₁₂处的电压表达式，电压解析波形分别如图3(a)、(b)和(c)所示，据此，可以得到区内外故障时如表1所示的FPT值，进而可以设定门槛值FPT_th，此处将FPT_th设置为0.3ms。对于双极短路故障，故障电压分析过程与单极接地故障时的分析过程并无大异。

表1区内外故障时的FPT值

步骤(2)中，故障极判别门槛值k_set的设置过程如下：

发生单极接地故障时，故障回路的阻抗值远小于正常运行时，因此，即使有线路间的耦合作用，故障极电流的变化量远远大于非故障极的电流变化量。而发生双极短路故障时，正负两极电流变化量几乎相同。因此，可通过对比正负极线路上的电流变化来判别正极接地故障、负极接地故障及双极短路故障。为了简化判别过程，利用采样数据窗中最初和最末的电流数据，按式(15)求得正负极电流的变化量△I_p和△I_n。理想情况下，双极短路故障时△I_p/△I_n为1，正极短路故障时大于1，而负极短路故障时小于1，为了保证可靠性，将k_set设置为1.2。

步骤(5)中，故障判别具体流程如图4所示，现做如下说明：

对于对称双极直流电网，保护系统主要包括三部分：保护启动、故障识别和故障极选择。保护启动的目的是启动保护算法，故障识别部分用来判别区内外故障，故障极选择的目的是判别故障极。鉴于高压直流电网对保护系统速动性的较高要求会降低保护的可靠性，为了区分故障与干扰，还需要独立于故障识别与故障极选择之外的故障检测部分。目前，保护启动与故障检测技术因在基于LCC的HVDC输电工程中的广泛应用而较为成熟。因此，此处简要介绍保护启动部分，而主要介绍故障识别与故障极选择。

为了保证保护算法在系统发生任何故障时都能够迅速启动，保护启动部分应该具备较高的灵敏性。启动判据可以利用电压变化率du/dt或者电流变化率di/dt，鉴于限流电感对故障电流变化率的削弱作用较为严重，将du/dt作为故障启动判据，以提高保护的速动性。

保护流程图如图4所示，图中包括保护启动、故障检测、区内外故障识别和故障极选择。为了提高保护的速动性，故障启动之后，区内外故障识别和故障检测同时开始工作。图4中，模块1和模块2分别是区内外故障识别模块和故障极选择模块。区内外故障识别部分一旦判定出FPT<FPT_th，与此同时故障极选择部分判别出故障极，就需要将跳闸信号发送到相应的直流断路器，以完成故障隔离。

在模块1中，故障启动之后的采样数据窗长度选为2ms。由步骤(1)的分析可知，理想情况下，R₁₂处的正极对地电压在正极接地故障与双极短路故障时相同。因此，本保护方法不需要极间电压采样值，对于正极线路的保护，无论是正极接地故障还是双极短路故障，只需正极对地电压的采样值就能判别区内外故障。鉴于系统是对称双极系统，负极的保护系统与正极几乎完全相同。故障检测部分在确认发生故障而不是干扰后，模块2立即启动，开始计算△I_p/△I_n，通过一系列比较，便可确定故障极。

综上所述，直流电网发生短路故障而其保护系统启动后，故障识别模块立即根据故障电压采样值判别区内外故障；同时故障检测部分判别是否有故障发生，判定为故障时启动对故障极的判别；最后，当判别为区内故障而又识别出故障极后，给相应的断路器发送跳闸命令，完成故障隔离。

利用PSCAD构建柔性直流电网仿真模型，对所提方法进行仿真验证：

1)建立模型

为验证本文所提保护方式的有效性，根据张北四端柔性直流电网的拓扑结构和参数，在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型。该模型中，张北站、丰宁站和康保站均采用定有功功率控制，而北京站采用定直流电压控制；调制方式采用最近电平逼近调制，该调制方式与脉冲宽度调制相比具有调制频率低、开关损耗低的优点。四个换流站均通过交流侧的变压器连接到500kV交流系统。直流线路采用基于频率的架空线模型，其长度与图1中所标出的实际线路长度相同。

2)单极接地故障仿真

鉴于系统的对称性，以正极接地故障为例来验证单极接地故障时该保护方法的有效性。图1中，在F₁、F₂和F₃处分别设置正极接地故障，故障发生时刻设置为1.5s，R₁₂处的故障电压波形分别如图5(a)、(b)和(c)所示，FPT的仿真结果如表2所示。由图3(a)、(b)和(c)和图5(a)、(b)和(c)，表1和表2对比可见，解析结果能够很好地与仿真结果相符合。由表2可见，区内故障时的FPT小于门槛值，而区外故障时的FPT远大于门槛值，因此该保护可以正确判别区内外故障。

表2正极接地故障时的仿真结果

F₁处发生正极接地故障时故障电流的仿真波形如图6所示。由图可见，正极电流的变化远远大于负极电流。表2中，△I_p/△I_n的值证明，无论区内还是区外发生短路故障，该故障极判别方法都能够正确地判别出故障极。

3)双极短路故障仿真

分别在F₁、F₂和F₃处设置双极短路故障，R₁₂处的故障电压和电流波形分别如图7(a)、(b)、(c)和图8所示，表3所示为正极保护的仿真结果。图7(a)、(b)和(c)表明，发生双极短路故障时，正极对地电压波形和负极对地电压波形是对称的。与图5对比可以发现，F₁处发生金属性正极接地故障及双极短路故障时，R₁₂处的正极对地电压波形几乎相同。图8表明，发生双极短路故障时，正负极电流也是对称的。由表3可见，所提判据可以正确地识别区内外故障，同时故障极判据可以准确判别故障极。

表3双极短路故障时的仿真结果

4)故障电阻的影响

通过以上仿真验证可见，发生金属性短路故障时，所提保护可以快速可靠地判别出区内外故障及故障极。而故障电阻会影响基于行波保护的可靠性，为了验证所提保护的抗电阻能力，进行以下仿真。

假设输电线路1的中间发生正极接地故障，故障电阻分别为0、50Ω和500Ω。图9所示为R₁₂处的故障电压波形。由仿真波形可见，随着故障电阻的增加，故障电压波形首个极值点的幅值逐渐减小，但是FPT值保持不变。因此，该保护基本不受故障电阻的影响，这是所提保护原理与基于故障电压变化率的保护原理相比的主要优势。

5)限流电感取值的影响

为了测试该保护是否受限流电感取值的影响，L_B的取值由0.2H降为0.1H，而系统其他参数均保持不变，F₁、F₂和F₃处均发生正极接地故障时，仿真结果如表4所示。

表4 L_B取值变为0.1H的正极接地故障仿真结果

通过以上仿真结果可见，限流电感取值改为0.1H时，该保护仍然可以正确判别区内外故障，同时可以正确判别故障极。值得注意的是，限流电感的取值应该合理选择，在保证可以正确判别区内外故障的同时，要保证在故障发生后几个毫秒内可以将故障电流限定在直流断路器的遮断容量之内。

本发明利用输电线路的分布参数模型，借助叠加原理和拉氏变换对故障暂态电压进行解析分析，从而根据解析结果设定区内外故障识别判据，同时利用正负极电流的变化量判别故障极。仿真分析表明，在各种故障条件下，本发明均能正确识别区内外故障以及故障极，灵敏度高，可靠性强。另外，本发明只需要2ms的数据窗进行计算，动作速度快。

本发明进一步公开了一种多端柔性直流电网直流线路快速保护系统，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判断判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

2.权利要求1所述的一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，FPT为发生短路故障后，电压波形从开始突变至首次到达极值点之间的时间间隔。

3.权利要求1所述的一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，所述的FPT门槛值在设定过程中，根据区内外故障时的故障电压，求解出故障电压的解析表达式，对故障电压进行拉氏变换，然后与初始电压叠加，得到区内外故障时的FPT值，根据得到的区内外故障时的FPT值，确定FPT门槛值。

4.权利要求1所述的一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障，具体为：

如果计算得到的FPT小于设定的FPT门槛值，则判定为区内故障；否则，判定为区外故障。

5.权利要求1所述的一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极，具体为：

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值大于设定的门槛值，则判定为正极接地故障；

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值小于设定的门槛值的倒数，则判定为负极接地故障；

如果计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值介于设定的门槛值和设定的门槛值的倒数之间，则判定为双极短路故障。

6.权利要求5所述的一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法，其特征在于，所述设定的门槛值优选为1.2。

7.一种多端柔性直流电网直流线路快速保护系统，其特征在于，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时执行以下步骤：

采集与直流输电线路正、负极相连的保护元件处的电压和电流；

输电线路发生短路故障，保护装置启动，提取故障后设定时间的电压和电流采样值；

利用故障后提取的电压采样值计算FPT，利用故障后提取的电流采样值计算采样数据窗中最初和最末的正极电流差值和负极电流差值的比值；

将计算得到的FPT与设定的FPT门槛值比较，判别区内外故障；

将计算得到的正极电流差值和负极电流差值的比值与设定的门槛值比较，判别故障极。