[發(fā)明專利]一種雙端直流配電網(wǎng)的保護(hù)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710070114.7
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106711971A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳在軍;高仁棟;范文超;竇曉波;胡敏強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流配電網(wǎng)保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙端直流配電網(wǎng)的保護(hù)方法。

背景技術(shù)

近年來，城市的快速發(fā)展建設(shè)使傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)供電半徑擴(kuò)大，帶來了供電走廊緊張、城市中心供電不足等一系列問題。另一方面，電源與負(fù)載也發(fā)生了明顯變化，分布式電源以及直流負(fù)荷占比越來越高，但通過DC/AC變換器接入交流配電網(wǎng)，不僅會影響電能質(zhì)量、降低電能使用效率，還會增加額外的投資建設(shè)成本。電力電子技術(shù)以及柔性換流技術(shù)的發(fā)展帶動了直流微網(wǎng)，直流配電網(wǎng)的興起。相較于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)具有供電容量大、電能質(zhì)量好、可靠性高、投資成本少、適于可再生能源接入等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此成為近年來學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。然而，直流配電網(wǎng)發(fā)生故障時直流側(cè)電容快速放電，要求保護(hù)在數(shù)毫秒內(nèi)動作，實現(xiàn)故障的快速檢測、識別以及定位。傳統(tǒng)保護(hù)方案適應(yīng)性較差，并且保護(hù)設(shè)備不完善，給直流配電網(wǎng)的保護(hù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

目前，直流配電網(wǎng)保護(hù)的方案尚處于理論研究階段，且直流配電網(wǎng)保護(hù)研究主要集中在單端直流配電網(wǎng)，對于雙端以及多端直流配電網(wǎng)的研究仍處于空白或理論研究階段。傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)保護(hù)方案如過電流、電壓、微分保護(hù)等由于選擇性以及整定問題在直流配電網(wǎng)尤其是雙端或多端直流配電網(wǎng)中適用性較差，距離保護(hù)的應(yīng)用受限于算法的限制，差動保護(hù)則在故障電流高速率變化時受數(shù)據(jù)同步的影響較大。可見，傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)保護(hù)方案對直流配電網(wǎng)的適用性較差，有必要研究適用于直流配電網(wǎng)的保護(hù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提供一種雙端直流配電網(wǎng)的保護(hù)方法，可實現(xiàn)直流配電網(wǎng)中直流饋線以及直流母線發(fā)生單極接地或雙極短路故障時的快速切除。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種雙端直流配電網(wǎng)的保護(hù)方法，該方法包括以下步驟：

1)利用直流斷路器和直流母線對雙端直流配電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分；

2)當(dāng)直流配電網(wǎng)發(fā)生單極接地或雙極短路故障時，判斷步驟1)劃分的各區(qū)域中故障電流方向；

3)對各區(qū)域中故障電流方向進(jìn)行信息交互，從而區(qū)分故障類型；

4)根據(jù)故障類型，進(jìn)行故障切除。

步驟1)中，利用直流斷路器和直流母線對雙端直流配電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分的方法為：在雙端直流配電網(wǎng)中的直流母線兩端分別設(shè)置直流斷路器，以直流母線為界將直流配電網(wǎng)劃分為多個區(qū)域，使每個區(qū)域中分別配備有兩個直流斷路器。

步驟2)中，規(guī)定各區(qū)域中直流電流從直流母線流向直流饋線為正方向，從直流饋線流向直流母線為負(fù)方向。

步驟3)中，信息交互是通過具有通信功能的智能電子設(shè)備實現(xiàn)的，智能電子設(shè)備整合于直流斷路器。

步驟3)和步驟4)中的故障類型為直流饋線故障或直流母線故障。

當(dāng)流過的電流方向為正時，電子設(shè)備輸出數(shù)字信號1；當(dāng)流過的電流方向為負(fù)時，智能電子設(shè)備輸出數(shù)字信號0。

相鄰區(qū)域的智能電子設(shè)備進(jìn)行信息交互，若某區(qū)域中輸出的數(shù)字信號為“11”，則判斷為該區(qū)域內(nèi)直流饋線出現(xiàn)故障；若相鄰兩個區(qū)域中輸出的數(shù)字信號都為“00”，則判斷為位于該相鄰兩個區(qū)域中間的直流母線出現(xiàn)故障。因此，若某區(qū)域中輸出的數(shù)字信號為“11”，則斷開該區(qū)域內(nèi)兩個直流斷路器，以隔離直流饋線故障；若相鄰兩個區(qū)域中輸出的數(shù)字信號都為“00”，則斷開該相鄰兩個區(qū)域中輸出“0”的直流斷路器，以隔離直流母線故障。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明將故障時電流方向的變化與區(qū)域劃分結(jié)合，可通過不同的信號實現(xiàn)直流饋線與直流母線故障區(qū)分，從而對直流配電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)；

(2)本發(fā)明的方法基于通信，但直流配電網(wǎng)線路較短且本發(fā)明的信息交互只在相鄰區(qū)域進(jìn)行，可忽略延時對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀抑粋鬏敂?shù)字信號，使得傳輸時間基本可忽略不計；電流方向變化都在毫秒級別，且使用固體直流斷路器進(jìn)行故障切除，使得該保護(hù)方案動作速度快，可實現(xiàn)雙端直流配電網(wǎng)的快速保護(hù)；

(3)雖理論表明該方法在低阻單極接地時才會發(fā)生電流方向改變，但直流配電網(wǎng)過渡電阻較小，使得該方案仍具有一定的耐過渡電阻能力，因此對于雙端直流配電網(wǎng)的典型故障類型排除具有普遍適用性。

附圖說明

圖1典型的雙端直流配電網(wǎng)示意圖；

圖2本發(fā)明的方案中直流斷路器配置示意圖；

圖3本發(fā)明的方案中雙端直流電網(wǎng)區(qū)域劃分示意圖；

圖4雙端直流配電網(wǎng)發(fā)生雙極短路時故障電流方向示意圖；

圖5雙端直流配電網(wǎng)發(fā)生單極接地時故障電流方向示意圖；