[发明专利]一种多级直流配电馈线的保护方法

说明书

技术领域

本发明属于直流配电网继电保护技术领域，具体涉及一种多级直流配电馈线的保护方法。

背景技术

随着电力负荷的迅速增长，现有交流配电网日益受到供电半径的限制，特别是电力电子装置的大量应用给交流配电系统注入了大量谐波，交流配电网的电能质量还受到了严重的影响。随着高压直流输电技术及柔性直流技术有了长足的发展和广泛的工程应用，近年来国内外专家学者提出在供电、配电的电压等级上进行直流供电。与交流配电系统相比，直流配电系统存在供电容量大、线路损耗小、线路造价低、可靠性好、电能质量好、电磁辐射小等优势。但是，目前对直流配电系统的研究尚处在理论分析和试验探索阶段，其重要原因之一就是直流线路保护技术不完善。

对此，各国学者展开了多方面研究：1)在多端柔性直流系统中常常采用常规交流断路器代替直流断路器，通过和换流站控制系统或直流侧隔离开关相配合来隔离故障线路；2)在地铁直流牵引供电系统中直流线路保护主要有大电流脱扣保护、电流上升率及电流增量保护等；3)在基于VSC的舰船直流配电系统的保护与重构方案中，用可关断器件代替了换流器中的反并联二极管来实现限制、分断短路电流的作用，使得故障被快速隔离。

以上各保护方案主要是针对“单级”直流线路的，但是多端柔性直流系统或直流牵引供电因其特殊的结构或用途，它们的线路保护方案并非传统意义上的配电馈线保护，具有很强的特殊性，且大多是针对换流器出口侧只有一条直流线路，该直流线路较少出现T接负载或分布式电源支路。所以这些直流线路保护方案不可直接应用于直流供配电网中“多级”馈线的保护。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级直流配电馈线的保护方法，能够准确判别直流线路的故障区段，在短时间内切除故障。

本发明所采用的技术方案是，一种多级直流配电馈线的保护方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采集多级直流配电馈线的各级直流母线出口处的电流i_x(k)，并计算电流增量测量值Δi_x(k)，

其中，x为A,B,…M级，

k为各级直流母线出口处的电流的采样点数；

步骤2、判断多级直流配电馈线的故障区段；

步骤3、换流器重启。

本发明的特点还在于：

步骤1中电流增量测量值Δi_x(k)采用3点采样值的计算方法得到，为：

步骤2判断多级直流配电馈线的故障区段的具体步骤为：

步骤2.1、当换流器直流侧电流即A级直流母线出口处的电流i_A(k)不小于换流器保护动作电流值时，换流器保护启动，立即切断供电电源，然后开始检测各级直流母线出口处的电流i_x(k+1)；当换流器直流侧电流即A级直流母线出口处的电流i_A(k)小于换流器保护动作电流值时，继续检测各级直流母线出口处的电流i_x(k+1)；

步骤2.2、若任意有一级直流母线出口处的电流大于馈线保护启动电流，根据各级馈线的I段保护和各级馈线的II段保护的整定值和实际值的大小关系判断故障是否发生在本级：若满足本级馈线的I段保护动作条件，则本级直流断路器立即跳闸，若满足本级馈线的II段保护动作条件，则本级直流断路器延时跳闸，转到步骤3；否则返回步骤2.1。

步骤2.1中换流器保护动作电流值不大于1000A。

步骤2.2中各级馈线的I段保护和各级馈线的II段保护的整定值的计算过程为：

按照传统的三段式电流保护思想，在动作阈值上，本级馈线的I段保护按本级馈线末端发生故障时直流电容放电电流的初始变化率整定；而本级馈线的II段保护整定值与下一级馈线的I段保护整定值相配合；在动作时间上，本级馈线的I段保护为无延时动作，与相邻馈线的保护动作时间无关；而本级馈线的II段保护动作时间需与下一级馈线的I段的动作时间相配合；x级为本级，x+1级为下一级，其中x为A,B,…M级，di_f/dt为本级馈线末端发生故障时直流电容放电电流的初始变化率；为本级馈线的I段保护整定值；为本级馈线的II段保护整定值；为下一级馈线的I段保护整定值；K_rel’、K_rel”分别为I段保护和II段保护的可靠系数；Δt为保护采样时间，则I段和II段的整定值为式(2)所示：

本级馈线的I段保护动作条件为：