[发明专利]一种柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法，所述保护方法包括以下步骤：步骤1：针对含光伏接入的柔性直流配电系统，分析含光伏接入的柔性直流线路发生双极短路故障时的高频故障特性，推导出系统故障时的暂态高频阻抗；步骤2：根据步骤1的高频故障特性，分析不同位置短路时系统中电压高频故障分量的分布特征，由此得出基于高频突变量的距离保护原理；步骤3：针对直流系统中保护难以整定配合的问题，分析不同电路结构对高频测量阻抗的影响，对系统进行保护配置和整定计算。

技术领域

本发明涉及柔性直流配电系统控制与保护技术领域，特别是涉及柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法。

背景技术

随着分布式发电、直流储能装置的不断发展以及直流负荷的广泛应用，直流配电系统成为国内外研究、应用的热点课题和发展方向。相比于交流配电，直流配电系统可以减少分布式发电系统及直流负荷接入电网的中间环节，灵活高效、供电可靠性高、电能质量好，适应未来电网负荷的发展需求。在柔性直流配电网中，电力电子装置的接入使系统呈容性特征，直流线路故障后换流器电容迅速放电，导致故障电流上升速度快，对系统冲击大。然而电力电子器件耐受冲击电流的能力比较弱，故障后很快闭锁，保护必须利用2-5ms内极少的故障信息快速检测与定位故障，在保证速动性的同时又要准确的选择故障线路切除故障，具有较大的挑战性。

目前国内外针对柔性直流配电系统的保护主要分为单端电气量保护和双端电气量保护。单端电气量保护中一类是常规保护，包括过流、欠压、电流/电压微分、距离等保护，此类保护无需通信，动作速度快，但无法保护线路全长，在具有多分支结构的直流配电系统中难以保证选择性，缺乏定值计算方法，整定困难；另一类是基于系统特殊结构、装置的保护，包括利用限流电抗器构造边界的保护、行波保护、测距保护等，该类保护需要依赖于特殊的结构或装置，可能会影响经济性和系统响应特性，对一次系统结构有特殊要求，不具有通用性。双端电气量保护包括电气量纵联保护和方向纵联保护，这类保护能够实现全线速动，但需要实时传输电气量信息，对通信同步性要求高，并受线路分布式电容的影响。

因此希望有一种柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法以解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明公开的柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法，既适用于柔性直流配电系统多分支结构同时又兼具快速性和选择性。

本发明公开了一种柔性直流配电系统高频突变量距离保护方法，所述保护方法包括以下步骤：

步骤1：针对含光伏接入的柔性直流配电系统，分析其柔性直流线路发生双极短路故障时的高频故障特性，推导出系统故障时的暂态高频阻抗；

步骤2：根据步骤1的高频故障特性，分析不同位置短路时系统中电压高频故障分量的分布特征，由此得出基于高频突变量的距离保护原理；

步骤3：针对直流系统中保护难以整定配合的问题，分析不同电路结构对高频测量阻抗的影响，对系统进行保护配置和整定计算。

优选地,所述步骤1中针对含光伏接入的柔性直流配电系统，分析其柔性直流线路发生双极短路故障时的高频故障特性包括如下的具体步骤：

当所述含光伏接入的柔性直流线路上发生双极短路故障时，换流器阀级设备闭锁，故障点电压由正常工作电压下降至低水平，分析该故障信息频谱，得到各频率下的电气量信息，从中可以看出，频率越高，其频谱密度越大；

系统在正常运行时不含高频分量，当所述含光伏接入的柔性直流线路发生金属性故障时，故障点电压降为零，用两个与故障前电压大小相等、方向相反的附加源等值代替；

由于直流系统中呈现出强电力电子化特征，故障暂态过程相对复杂且非线性特征较强，可通过高频故障回路分析将换流器线性化，MMC换流器和DC/CD换流器的高频阻抗分别表示为：