[发明专利]一种基于控保协同的环形直流微网单端电流式测距方法

说明书

本发明涉及一种基于控保协同的环形直流微网单端电流式测距方法，包括下列步骤：在VSC出口处串入由混合式直流断路器和限流电阻组成的混合式限流器；在环形直流微网中加装边界电感和边界电阻；配置各换流器直流侧电容支路的电流突变量与电压突变量作为保护的启动判据条件；当检测到环形直流微网发生极间故障时，实现单端故障测距；当故障测距结果小于本端线路长度时，即可判断故障发生在区内，然后向第二快速隔离开关发送跳闸信号，实现故障清除，并恢复供电；若判断故障发生在区外，在电流为零时，合上混合式快速隔离开关中的第一快速隔离开关，恢复正常状态，当线路中检测不到故障电流后，将VSC复原，恢复供电。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于控保协同的环形直流微网单端电流式测距技术。

背景技术

基于脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的直流微网具有网络损耗低、传输容量大、转换环节少和电能质量高等优点，是有效利用分布式电源的配电方式，成为未来智能电网的重要组网方式之一。然而，在低压直流系统中，仍存在较多关键性问题有待解决，在故障限流、定位和隔离等方面也存在不少技术难点。

目前，国内外关于直流系统保护的研究方案主要分为两类。第一类是基于单端量的保护方案，由于对端电气量未知的问题，无法实现精确故障测距。第二类是基于通信的保护方案，能够有效克服单端量保护原理在多端供电系统中的不足，且具有很强的抗过渡电阻能力，但对通信的同步性要求较高，还有铺设大量通信装置也不满足经济性的要求。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可以提高直流微网系统供电可靠性的环形直流微网单端电流式测距方法。本发明基于控保协同思想，通过对换流器以及外加可控元件的控制，使其变成单端交流电源系统，仅利用单端电流量即可实现精确测距，且线路两端无需配置直流断路器，仅利用快速隔离开关与故障控制策略进行时序逻辑上的相互配合即可实现故障隔离，从而提高直流微网系统供电的可靠性。本发明的技术方案如下：

一种基于控保协同的环形直流微网单端电流式测距方法，包括下列步骤：

(1)系统正常运行时，在VSC出口处串入由混合式直流断路器和限流电阻组成的混合式限流器，故障后，混合式限流器将投入运行，起到限流和缩短交流续流时间的作用；

(2)在环形直流微网中加装边界电感和边界电阻，方法如下：在每段线路正极的首端与负极的末端装设混合式隔离开关，每个混合式隔离开关，包括两个并联的第一和第二两个快速隔离开关，其中的第二快速隔离开关还与边界电感和边界电阻相串联；正常运行时，两个快速隔离开关均处于闭合状态；

(3)配置各换流器直流侧电容支路的电流突变量与电压突变量作为保护的启动判据条件；

(4)当检测到环形直流微网发生极间故障时，保护启动装置，进入故障控制阶段，在此阶段，保护启动并闭锁系统中VSC的IGBT，同时闭锁系统中全部DC/DC，切除负荷，并将限流器投入运行；在电流过零时断开第一快速隔离开关将边界电阻和边界电感串入线路中，此时线路中正负极电流将不再相等，据此测距，首先通过电流方向来确定故障是否发生在正方向，若电流反向，则保护闭锁，若电流正向，则通过求得正负极电流的比值计算出故障点到VSC出口处正负极线路的电感比值，再根据电感比值即可对故障位置进行求解，实现单端故障测距；

(5)当故障测距结果小于本端线路长度时，即可判断故障发生在区内，然后向第二快速隔离开关发送跳闸信号，实现故障清除，并恢复供电；若判断故障发生在区外，在电流为零时，合上混合式快速隔离开关中的第一快速隔离开关，恢复正常状态，当线路中检测不到故障电流后，将VSC复原，恢复供电。

优选地，在环形直流微网中加装的边界电感和边界电阻，分别取相当于整个线路电阻和电感的10％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：