[發明專利]逆變器與發電機并聯供電的低壓交流配電網短路保護方法

有效

• 申請號: 201910172069.5
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN110034546B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 馬凡;郝曉亮;付立軍;謝幀;紀鋒;張彥;胡祺;吳楠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明提供了一種逆變器與發電機并聯供電的低壓交流配電網短路保護方法，其特征在于包括以下步驟：檢測短路故障，判斷短路故障是否發生以及發生短路故障位置；根據不同的短路故障切換相應的逆變器控制策略；檢測短路特征電流，判斷提供流經斷路器的短路電流的設備；根據提供流經斷路器的短路電流的設備切換相應的保護整定策略。本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種逆變器與發電機并聯供電的獨立電力系統短路保護方法，通過保護整定策略的在線切換，解決了因逆變器與發電機短路電流特性差異大導致由其供電的低壓交流配電網保護整定難題。

技術領域

本發明涉及電力系統安全運行領域，具體涉及一種逆變器與發電機并聯供電的獨立電力系統短路保護方法。

背景技術

逆變器供電的低壓交流配電網是獨立電力系統的一種典型電網結構形式。在軍用領域，它作為艦船綜合電力系統的日用負載配電網，將中壓直流電能經DC/DC斬波器和DC/AC逆變器轉變為三相低壓交流電能，供給日用負載；在民用新能源領域，它可以接納風能、太陽能、地熱能等不同形式的新型能源，通過逆變器將這些新能源轉化為電能，供所在地區負載使用。除逆變器供電配電網外，還存在逆變器與發電機并聯供電的工況，一旦該類配電網發生短路故障，短路電流將由逆變器與發電機共同提供，作為供電電源的逆變器出于自身安全考慮，會以1.5～3倍額定電流恒流運行，與發電機短路輸出特性差異明顯，給該類配電網的保護整定帶來了困難。因此，需要開拓一種新的保護方法，滿足該類配電網保護要求。然而，在研究逆變器與發電機并聯供電的低壓交流配電網短路保護方法時，存在以下三方面的難點：

1)逆變器與發電機短路輸出特性差異大。短路故障發生后，逆變器轉入恒流模式運行，與發電機短路輸出特性差異大，導致保護整定困難。

2)短路電流雙向性。逆變器與發電機并聯供電低壓交流配電網中電源中心與負荷中心沒有相對的物理區分開，任意時刻可能有不固定的電源與負荷的投切，導致配電網中短路電流的雙向性。

3)要求故障切除時間短。與大電網相比，該類配電網容量和慣性較小，且電網內含有大量電力電子元器件，一旦發生故障，必須迅速切除故障才能保證網絡不失穩，同時為了防止分布式電源在故障發生后退出運行，也需要保護元件以及采用的保護方法能夠快速切除故障。

同時，負載中感應電動機短路之后饋電流的存在也使得傳統保護方法不再適用，因此，有必要提出一種保護方法，有效規避感應電動機饋電流的影響，實現全系統兼顧選擇性和速動性的保護。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種逆變器與發電機并聯供電的獨立電力系統短路保護方法，通過保護整定策略的在線切換，解決了因逆變器與發電機短路電流特性差異大導致由其供電的低壓交流配電網保護整定難題。

本發明提供了一種逆變器與發電機并聯供電的低壓交流配電網短路保護方法，其特征在于包括以下步驟：

檢測短路故障，判斷短路故障是否發生以及發生短路故障位置；根據不同的短路故障切換相應的逆變器控制策略；檢測短路特征電流，判斷提供流經斷路器的短路電流的設備；根據提供流經斷路器的短路電流的設備切換相應的保護整定策略。

上述技術方案中，短路故障檢測包括以下步驟：

檢測流經第k個斷路器的三相電流i_ak、i_bk、i_ck，計算其絕對值|i_ak|、|i_bk|、|i_ck|與變化率絕對值|di_ak/dt|、|di_bk/dt|、|di_ck/dt|；

事先根據系統拓撲與參數設定絕對值閾值I_set和電流變化率閾值di/dt_set

若：

則判斷為ABC三相短路故障；