[發明專利]一種再生能量回收系統的直流側保護方法

有效

• 申請號: 201610231883.6
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105762758B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 魏巍;楊浩;劉洪德;王宇;侯煒;陳俊;劉為群
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H3/10;H02H3/093;H02H3/18;H02H3/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種再生能量回收系統的直流側保護方法，通過直流開關柜接入直流母線，并將直流母線的多余直流電能逆變為交流電能，回饋到交流系統進行再利用；要求直流開關柜內的保護裝置按照以下要求配置保護功能：配置電流速斷保護，且該保護的電流定值與再生能量回收系統的內置保護電流定值相同，時間定值與直流母線的電源進線保護配合；配置逆流保護功能，且逆流保護動作時間應躲過直流母線饋線保護的最長故障切除時間；配置聯跳保護功能，直流斷路器跳閘時聯跳再生能量回收系統的交流側斷路器。本發明既能夠有效保護再生能量回收系統，也不會干擾地鐵直流系統的既有保護功能，形成了有效的配合關系，可靠切除區內故障，具有很大的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種再生能量回收系統的直流側保護方法，適用于地鐵、輕軌等各種需要安裝能量回饋式再生能量回收系統的應用領域。

背景技術

圖1為再生能量回收系統直流側保護方案配置圖。如圖所示，直流系統包括整流系統、直流母線、直流饋線等。整流系統作為直流系統的電源，將交流母線的電能經整流處理后轉變為直流電能，提供給直流系統。整流系統、直流饋線都連接到直流母線上，以實現電能的匯集和分配。新增的再生能量回收系統作為直流母線的一條饋線，通過直流斷路器接入直流母線。

當地鐵機車采用直流電源，機車加速時需要通過接觸網從直流系統吸收電能轉化為機械能，當機車減速時又會將機械能轉化為電能回饋到牽引供電直流系統中。這種減速時的回饋能量即為再生能量。

因為以下原因，再生能量必須要得到有效利用：

1)地鐵運營過程中機車啟停頻繁，回收再生能量可以大量節省能源，降低運營費用；

2)再生能量如果不能回收，只能通過電阻發熱消耗掉，帶來地鐵系統內的溫升，增加空調系統的耗電量。

3)再生能量會推高直流母線的電壓，對電氣設備和乘客的安全形成威脅。

因此，越來越多的新建地鐵線路將再生能量回收系統納入建設選項。在多種類型的再生能量回收系統中，能饋式再生能量回收系統將直流系統的再生電能逆變為交流電能后回饋到交流供電系統中，具有建設成本低、技術成熟、生命周期長的特點，是應用最廣泛的再生能量回收方案。

同時，能饋式再生能量回收系統在接入既有交直流系統時會帶來很多保護配合方面的問題：

1)能饋式再生能量回收系統能夠將直流電能逆變為交流電能，同時在特定條件下也會將交流電能整流為直流電能。這兩種運行模式的切換對既有直流系統的保護設備帶來很大的干擾，例如：沒有再生能量回收系統時，直流母線僅有整流器這一單一直流電源，當發生直流母線故障后，既有直流保護將整流器從直流母線切除，直流母線即處于無電狀態；增加再生能量回收系統后，由于再生能量回收系統續流二極管、內置支撐電容器和限流電抗器的影響，整流器從直流母線切除后，再生能量系統會一直保持直流母線的帶電狀態，維持較小的故障電流，對后續檢修和設備安全帶來隱患。

2)直流系統內部既有保護配合關系復雜，再生能量回收系統接入后進一步增加了保護配合方面的難度，例如：既有保護方案的定值整定是按照沒有再生能量會后系統整定的，保護功能包括變化率保護、電流速斷保護、機械脫扣保護、逆流保護等，配合關系復雜。增配再生能量回收系統后，最優方案是在不調整現有定值情況下，通過合理配置新增再生系統直流斷路器的保護功能，既能夠有效保護再生能量回收系統，也不會干擾地鐵直流系統的既有保護功能。

目前，關于再生能量回收系統的研究主要集中在各類方案的功能比選上，或者是再生能量回收系統本體設備的實現上(如《北京地鐵10號線中壓能饋型再生制動電能利用裝置》，現代城市軌道交通2005年1月)，較少關心系統接入后如何與現有保護方案的配合問題。