[发明专利]低压直流配网保护控制方法和系统

说明书

本发明公开了低压直流配网保护控制方法和系统，其中方法通过对暂态电流的微分计算确定是否存在故障，并通过对暂态电流的积分实现故障电流方向的准确判断，避免了噪声等干扰信号对保护的干扰，提高了保护的可靠性；最后通过相邻保护装置间的信息交换，实现故障区段的判断，该方法不受网络拓扑变化的影响，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及低压直流配网保护，属于电力系统保护技术领域。

背景技术

能源是关系经济社会发展的核心问题，可再生能源高效消纳，是解决能源问题的有效手段。目前，大部分可再生能源，包括光伏发电、风力发电、光热发电等，多通过多级变流环节接入交流电网。而现有直流充电桩、变频空调等直流负荷则需要经过交直变换，实现直流供电。从可再生能源利用方面，多个变流环节降低了可再生能源的利用率；从直流负荷方面，变流环节增加了损耗，降低了效率。直流配电网可实现可再生能源和直流负荷直流接入，将是未来配电网的新形态。直流配电网的安全稳定运行离不开保护，保护问题是未来直流配电网发展需要解决的关键技术之一。

不同于交流配电网，直流配电网的保护面临的挑战有：

(1)直流配网发生故障后，故障电流幅值大，上升速度快，保护上下游间的级差配合困难，保护选择性难以满足；

(2)直流配网中包含大量的电力电子变流器。由于电力电子器件的过流能力差，在故障后变流器会迅速闭锁，导致电网故障电流持续时间短，故障区段定位困难，且保护失去了速动性；

(3)故障电流受变流器拓扑结构、控制策略影响大，具有非周期性和非线性的特征，保护整定计算困难；

(4)直流配网集成了大量的分布式可再生能源、储能等，其本质为一多端、多源的配电网，发生故障后，各支路故障电流具有不确定性，故障区段定位困难；

(5)对于非隔离型的变流器，故障后交流侧对直流侧的馈入会损害电力电子器件，而保护动作速度慢，保护与变流器间保护配合困难。

可见，针对直流配电网保护技术的研究迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是低压直流配电网发生故障后故障定位困难，本发明提供了低压直流配网保护控制方法和系统，利用变流器直流侧并联电容在故障瞬间对故障点放电的暂态电流,通过对暂态电流的微分计算确定是否存在故障，并通过对暂态电流的积分实现故障电流方向的准确判断，最后通过相邻保护装置间的信息交换，实现故障区段的判断，且不受网络拓扑变化的影响，具有良好的应用前景。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

在一方面，本发明提供了低压直流配网保护控制方法，包括以下步骤：

对实时采集到的各检测点的直流电流进行微分运算得到电流微分值ΔI_fi；将电流微分值与电流微分故障检测整定门槛I_set1进行比较，当ΔI_fi＞I_set1时，则判断发生了故障；

当判断发生故障后，计算各检测点故障电流积分值I_fi并确定各检测点的故障电流方向；将电流积分值I_fi与故障过流整定门槛I_set2进行比较，当|I_fi|＞I_set2时，则判断存在过流；

当判断存在过流后，按照母线保护区、馈线保护区和联络线保护区的保护分区，各保护装置将检测点的故障电流方向发送给同一保护分区中的相邻保护装置；

各保护装置根据保护分区内各检测点的故障电流的方向进行故障区段判断。

在以上技术方案中，采用以下公式对实时采集到的电流进行微分运算得到电流微分值ΔI_fi：