[實(shí)用新型]一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護(hù)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220565440.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN202917958U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王世祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/22
• 分類號(hào): H02H7/22;H02H7/26;H02H3/26
• 代理公司: 深圳匯智容達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的半導(dǎo)體器件—絕緣柵雙極晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor,?IGBT）在低電壓系統(tǒng)的應(yīng)用，使得IGBT作為開關(guān)器件的電壓源換流器（Voltage-Sourced?Converter，VSC），隨后在工業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置上得到廣泛應(yīng)用，再經(jīng)過隨后的IGBT器件的電壓和容量多次升級(jí)后，使得采用絕緣柵雙極晶體管構(gòu)成的電壓源換流器在直流輸配電網(wǎng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

在直流輸配電網(wǎng)應(yīng)用中換流器采用IGBT閥和兩電平（或多電平）三相機(jī)構(gòu)，并使用脈寬調(diào)制技術(shù)（Pulse?Width?Modulation，PWM）控制IGBT閥的開斷狀況，具備上述功能后使得由其構(gòu)成的直流配電網(wǎng)系統(tǒng)在許多方面不同于常規(guī)的直流輸配電，可以克服常規(guī)的直流輸配電中呈現(xiàn)的多類問題。這種新型的直流輸配電技術(shù)，簡(jiǎn)稱為“柔性直流（High?Voltage?Direct?Current?Flexible，HVDC-Flexible）”。目前的柔性直流輸電系統(tǒng)均以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)為主，如圖1所示。

柔性直流（HVDC-Flexible）是從常規(guī)直流輸配電技術(shù)發(fā)展而來，優(yōu)點(diǎn)均為其常規(guī)直流輸配電的優(yōu)點(diǎn)，例如：柔性直流輸配電線路相比于目前運(yùn)行中交流輸配電網(wǎng)線路要少一根導(dǎo)線，使其線路成本低，損耗小，節(jié)約了輸配電線路大量走廊通道；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)較少故障率，一般采用電纜作為配電網(wǎng)系統(tǒng)通道，電纜的輸送容量大、損耗小、使用周期長(zhǎng)、輸送距離不受限制；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)采用電纜作為輸配電通道，一般在地下使用直埋技術(shù)，工程成本低、工期短，還減少對(duì)環(huán)境的影響；另外，柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定強(qiáng)；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)非同步系統(tǒng)的互聯(lián)；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)所輸送的有功功率和無功功率可以快速獨(dú)立控制；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)較好地分期建設(shè)、擴(kuò)展性好；事故后快速恢復(fù)供電和黑啟動(dòng)；可以向無源電網(wǎng)供電等等。

但是，目前投運(yùn)的柔性直流輸電系統(tǒng)大多為雙端系統(tǒng)，僅能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直流功率轉(zhuǎn)送。當(dāng)有多回交流系統(tǒng)饋入時(shí)需要采取直流互聯(lián)，需要多條直流輸電線路；另外，有多用戶，多再生能源（如風(fēng)能、太陽能等）饋入時(shí)，該柔性直流輸電系統(tǒng)的接口點(diǎn)不能滿足需求。

另外，當(dāng)直流母線，含直流母線上的PT（Potential?transformer，電壓互感器）等設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，這將導(dǎo)致該柔性直流的配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性大大降低。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決目前投運(yùn)的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的接口點(diǎn)不能滿足供電需求，以及在直流母線（含直流母線上的PT等設(shè)備）發(fā)生故障時(shí)，無法及時(shí)查找到故障點(diǎn)所導(dǎo)致的供電可靠性大大降低的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護(hù)系統(tǒng)，其可以為電壓穩(wěn)定提供支撐，提高電壓質(zhì)量，并且在直流母線發(fā)生故障時(shí)，可以及時(shí)排除故障，保證正常供電。

本實(shí)用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護(hù)系統(tǒng)，包括：

N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)；N為大于等于3的自然數(shù)；

其中，所述N條直流母線中的一條直流母線所在的區(qū)域?yàn)橹鞴?jié)點(diǎn)換流站，其余直流母線所在的區(qū)域?yàn)樽庸?jié)點(diǎn)換流站；

所述每條直流母線上連接有至少一個(gè)用于將所述交流系統(tǒng)的電能整流成直流電能，匯入所述閉環(huán)形配電網(wǎng)的交流系統(tǒng)整流站；所述交流系統(tǒng)整流站一端通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接，另一端連接一交流系統(tǒng)；

所述每條直流母線上還連接有M個(gè)將直流電能逆變成交流電以供給用戶使用的用戶逆變站，所述每個(gè)用戶逆變站均通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接；M為大于等于1的自然數(shù)；

所述每條直流母線上還連接有至少一個(gè)將采集到的直流母線高電壓變換成二次電壓的PT；

所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護(hù)系統(tǒng)還包括：安裝在所述主節(jié)點(diǎn)換流站上的母差保護(hù)裝置；

所述主節(jié)點(diǎn)換流站和子節(jié)點(diǎn)換流站上的直流互感器采集其所在的直流母線的電流和電壓信號(hào)，并匯集到所述母差保護(hù)裝置；

所述母差保護(hù)裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點(diǎn)換流站和各個(gè)子節(jié)點(diǎn)換流站的電流和電壓信號(hào)，判斷是否存在不平衡電流，如是，則判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在故障，如否，則判斷柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)正常工作。