[发明专利]一种用于直流配电系统短路故障的纵联保护方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及用于直流配电系统短路故障的保护方法。

背景技术

智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。智能电网未来发展方向主要集中在配电网，国际上正在积极开展配电网领域前瞻性研究。

目前越来越多的家用电器和办公电器基于电子产品，其最终用电形式是直流，如手机、液晶显示器、计算机、电动汽车等；日益增多的家用负荷和工业负荷为提高效率采用变频技术，这些负荷可视为间接直流负荷。同时部分基于可再生能源的分布式发电产生的电力是直流，如光伏发电、燃料电池发电。因而便产生了一种提高效率和减少能耗的天然解决方法——使用直流配电系统。随着现代电力电子技术的快速发展，应用于直流配电的换流元件已日趋成熟；同时直流配电系统具有电能质量高、可靠性高、经济性好、传输容量大、电能损耗低、拓扑结构简单和适应分布式电源(Distributed Generator，DG)接入等优点。在直流线路严重极间短路故障暂态时，电容快速放电，故障电流变化率及其峰值都非常大，对系统元件造成巨大冲击及损害，而故障稳态时也同样对会二极管造成损坏，因此需要保护毫秒级快速动作；此外，由于过渡电阻的存在，使基于单端量的电压、电流保护配合非常困难。因此，直流配电系统的发展受到了国内外学者的广泛关注。然而，目前对直流配电系统的研究尚处在理论研究阶段，尚无实际的工程应用经验。

作为直流配电系统发展的关键技术之一，继电保护技术起着保证直流配电系统安全可靠运行的作用。目前直流配电保护技术的研究尚处于起步阶段，还没有直流配电系统保护配置的实践经验和标准。

发明内容

本发明旨在针对基于脉宽调制的直流配电系统中直流线路故障，提出一种基于用于直流配电系统的直流电流突变量的纵联保护方法。该保护方法使用的保护原理简单，故障时快速性好、可靠性高，同时不受过渡电阻和系统运行方式的影响，为直流配电系统的安全可靠运行提供技术支撑。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种用于直流配电系统短路故障的纵联保护方法，包括以下步骤：

步骤1：根据所采集的直流线路首端、末端的直流电流信息，计算直流电流变化率di/dt，判断电流变化率是否超过整定值k_start，如果超过，则启动故障判别程序，进入步骤2，否则，保护故障判别程序不启动；

步骤2：若线路首端电流突变量i₁-i_normal1大于线路首端保护整定值I_set1，且线路末端电流突变量i₂-i_normal2大于线路末端保护整定值I_set2，则确定直流线路短路故障，跳开该直流线路的直流断路器。

步骤1中，如果计算出的di/dt连续三次超过保护启动的整定值k_start，则启动故障判别程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.该保护方法能够很好的应对直流线路极间短路故障时过渡电阻不同的情况，不受过渡电阻和系统运行方式的影响，具有很高的可靠性；

2.该方法具有一定的自适应性，不要求两端电流值的实时同步，因此具有较高的可靠性。由于应用暂态电流的突变量，因此该方法能保证保护动作速度快，配合混合型直流断路器的使用，系统可以在1ms左右的时间切除故障线路。

附图说明

图1是直流配电系统测试模型拓扑结构图；

图2是短路故障时暂态直流电流波形示意图；

图3是直流配电系统的纵联保护方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。