[发明专利]基于电压源型换流器的直流系统快速保护方案有效

专利信息
申请号: 201410540200.6 申请日: 2014-10-13
公开(公告)号: CN104300518A 公开(公告)日: 2015-01-21
发明(设计)人: 薛士敏;金毅;陈超超;高博 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: H02H7/26 分类号: H02H7/26
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 程毓英
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 基于 电压 换流 直流 系统 快速 保护 方案
【说明书】:

所属技术领域

发明涉及电力系统继电保护领域,具体涉及一种直流系统保护方案。

背景技术

直流系统是当今世界电力系统发展变革的最新动向,是21世纪电力系统的发展趋势。直流系统未来发展方向主要集中在直流输电系统、直流配电系统与直流微电网,国际上正在积极开展相关研究。

直流系统可控性强、抗干扰性好、传输容量大、适应分布式电源和直流负荷接入,能够解决当前交流系统面临的问题。在输电方面,直流系统良好的抗干扰性能够解决交流大系统间的相互干扰问题;在配电方面,直流系统传输容量大,能够在有限城市供电走廊中有效提高送电容量;在微电网领域,直流系统适于直流分布式电源与负荷接入,减少了交直流转换环节,能够有效降低转换环节电能损耗。目前,直流配电技术与直流微电网技术尚处于理论研究阶段,基于VSC的直流输电系统已有工程投入实际运行,然而,直流系统保护技术发展相对滞后。

继电保护是直流系统关键技术之一,起着保证直流系统安全可靠运行的作用。目前已有的直流系统保护方案主要借鉴相对成熟的交流系统保护方案,没有切实考虑直流系统短路故障特征与对保护快速识别并切除故障的要求,严重遏制了直流系统的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对直流系统短路故障特征的直流系统快速保护方案,具有更高的可靠性与速动性。本发明的技术方案如下:

一种基于电压源型换流器的直流系统快速保护方案,包括下列的步骤:

步骤1:数据输入:在VSC交流入口侧安装电流互感器,在直流出口侧安装电压、电流互感器,采集VSC交直流两侧电压、电流数据;

步骤2:检验是否满足直流过电流保护判据:比较直流电流与过电流整定值Iset1,若直流电流小于等于过电流整定值,转至步骤3;若直流电流大于过电流整定值,跳转至步骤4;

步骤3:判别是否出现交流系统故障:比较直流电压与0.9倍额定运行电压值,若直流电压小于0.9倍额定运行电压值,可判断VSC交流侧发生故障;若直流电压不小于0.9倍额定运行电压,则判断直流配电系统无故障,返回步骤1;

步骤4:检验是否满足直流低电压保护判据:比较直流电压与低电压保护动作门槛值Uset,若直流电压小于低电压保护动作门槛值,可判断直流线路近端出现极间短路故障,发出保护动作信号;若直流电压不满足低电压判据,则转至步骤5。

步骤5:检验是否满足交流低电流保护判据:比较交流三相电流与低电流保护动作门槛值Iset2,若三相电流均低于低电流保护动作门槛值,判断直流线路中远端发生极间短路故障,发出保护动作信号;若三相电流不满足低电流保护判据,则判断直流配电系统运行正常,跳转至步骤1。

作为优选实施方式,所述的过电流整定值Iset1=Krel2Idcmax,Krel2为可靠性系数,取值1.2,Idcmax为最大负荷电流;所述的低电压保护动作门槛值Uset=Krel1Ufault,Krel1为可靠性系数,取值0.8,Ufault为线路末端极间短路故障稳态电压值;所述的低电流保护动作门槛值Iset2=0.05Iac,Iac为额定交流电流有效值。

与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

⑴所提出的基于VSC的直流系统快速保护方案能够准确区分VSC交、直流两侧的故障,并保证负荷侧故障不会引起误动作,具有较高的可靠性。

⑵所提出的快速保护方案能够在保护对象发生短路故障几毫秒内检测出故障,并采取相应措施,具有高速动性。

附图说明

图1是直流配电系统结构图;

图2是直流线路极间短路故障各阶段等效电路图,(a)阶段1:二极管截止电容放电.(b)阶段2:二极管导通电容放电.(c)阶段3:电感放电二极管续流导通.(d)阶段4:换相重叠不控整流。

图3是基于VSC直流系统快速保护方案流程图。

具体实施方式

本发明提出的保护方案适用于所有基于VSC的直流系统,在此,以最具代表性的直流配电系统为例对所提出的基于VSC的直流系统快速保护方案进行阐述与验证。此方案同样适用于直流输电系统和直流微电网。

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