[实用新型]一种柔性直流闭环形智能配电网的母差保护系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种柔性直流闭环形智能配电网的母差保护系统。

背景技术

随着电力电子器件和控制技术的发展，出现了新型的半导体器件—绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）在低电压系统的应用，使得IGBT作为开关器件的电压源换流器（Voltage-Sourced Converter，VSC），随后在工业驱动装置上得到广泛应用，再经过随后的IGBT器件的电压和容量多次升级后，使得采用绝缘栅双极晶体管构成的电压源换流器在直流输配电网中应用成为现实。

在直流输配电网应用中换流器采用IGBT阀和两电平（或多电平）三相机构，并使用脉宽调制技术（Pulse Width Modulation，PWM）控制IGBT阀的开断状况，具备上述功能后使得由其构成的直流配电网系统在许多方面不同于常规的直流输配电，可以克服常规的直流输配电中呈现的多类问题。这种新型的直流输配电技术，简称为“柔性直流（High Voltage Direct Current Flexible，HVDC-Flexible）”。目前的柔性直流输电系统均以点对点为主，如图1所示。

柔性直流（HVDC-Flexible）是从常规直流输配电技术发展而来，优点均为其常规直流输配电的优点，例如：柔性直流输配电线路相比于目前运行中交流输配电网线路要少一根导线，使其线路成本低，损耗小，节约了输配电线路大量走廊通道；柔性直流配电网系统为了实现较少故障率，一般采用电缆作为配电网系统通道，电缆的输送容量大、损耗小、使用周期长、输送距离不受限制；柔性直流配电网系统采用电缆作为输配电通道，一般在地下使用直埋技术，工程成本低、工期短，还减少对环境的影响；另外，柔性直流配电网系统稳定强；柔性直流配电网系统可以实现非同步系统的互联；柔性直流配电网系统所输送的有功功率和无功功率可以快速独立控制；柔性直流配电网系统较好地分期建设、扩展性好；事故后快速恢复供电和黑启动；可以向无源电网供电等等。

但是，目前投运的柔性直流输电系统大多为双端系统，仅能实现点对点的直流功率转送。当有多回交流系统馈入时需要采取直流互联，需要多条直流输电线路；另外，有多用户，多再生能源（如风能、太阳能等）馈入时，该柔性直流输电系统的接口点不能满足需求。

另外，当直流母线，含直流母线上的PT（Potential transformer，电压互感器）等设备出现故障时，这将导致该柔性直流的配电网系统的供电可靠性大大降低。

实用新型内容

为了解决目前投运的柔性直流配电网系统的接口点不能满足供电需求，以及在直流母线（含直流母线上的PT等设备）发生故障时，无法及时查找到故障点所导致的供电可靠性大大降低的技术问题，本实用新型提供一种柔性直流闭环形智能配电网的母差保护系统，其可以为电压稳定提供支撑，提高电压质量，并且在直流母线发生故障时，可以及时排除故障，保证正常供电。

本实用新型提供的一种柔性直流闭环形智能配电网的母差保护系统，包括：

N条直流母线和N条直流输电线路；每条直流母线与直流输电线路间隔相连，组成柔性直流闭环形智能配电网；N为大于等于3的自然数；

其中，所述N条直流母线中的一条直流母线所在的区域为主节点换流站，其余直流母线所在的区域为子节点换流站；

所述每条直流母线上连接有至少一个用于将所述交流系统的电能整流成直流电能，汇入所述闭环形配电网的交流系统整流站；所述交流系统整流站一端通过直流互感器和直流开关与所述直流母线连接，另一端连接一交流系统；

所述每条直流母线上还连接有M个将直流电能逆变成交流电以供给用户使用的用户逆变站，所述每个用户逆变站均通过直流互感器和直流开关与所述直流母线连接；M为大于等于1的自然数；

所述每条直流母线上还连接有至少一个将采集到的直流母线高电压变换成二次电压的PT；

所述柔性直流闭环形智能配电网的母差保护系统还包括：安装在所述主节点换流站上的母差保护装置；

所述主节点换流站和子节点换流站上的直流互感器采集其所在的直流母线的电流和电压信号，并汇集到所述母差保护装置；

所述母差保护装置根据来自所述主节点换流站和各个子节点换流站的电流和电压信号，判断是否存在不平衡电流，如是，则判断所述柔性直流闭环形智能配电网存在故障，如否，则判断柔性直流闭环形智能配电网正常工作。