[发明专利]一种基于控保协同的环形直流微网单端保护方法

说明书

本发明属于电力系统继电保护领域，涉及一种基于控保协同的环形直流微网单端保护方法，主要包括改变VSC的可控元件晶闸管、VSC出口两侧母线出线始端外加的两组反并联晶闸管组的导通控制策略和单端RL故障测距几个部分。在故障控制阶段，通过改变VSC自身以及外加可控元件的主动控制策略，使直流线路故障电流为零；在保护实施阶段，基于采用主动控制后VSC直流侧输出电压的周期性与电力电子元件的可控性，构建VSC与故障点的唯一回路，然后基于传统R‑L算法即可实现单端无差故障定位，接下来会出现线路电流持续过零，在此基础上，通过快速隔离开关实现故障隔离。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于控保协同的环形直流微网单端保护技术。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，电力作为最基础和便利的能源应用形式，是国民经济发展的动力之源。在化石能源严重短缺和环境污染日趋严重的背景下，提高能源利用效率、开发利用可再生能源、推动能源绿色发展，是未来社会的必然选择。基于脉宽调制(PWM)技术的直流微网作为全新的可再生能源组织形式，可整合新能源发电的诸多优势，提高能源利用效率，促进电动汽车、直流负荷和“直流生态住宅”的发展，必将在未来智能电网中发挥愈加关键的作用。2013年国际大电网委员会技术会议，重点讨论了直流技术，特别指出直流微网和直流配电契合未来智能电网的发展。

目前，国内外针对直流微网保护技术的研究相对较少，可借鉴传统中低压直流配电系统的保护方法。直流微网保护方案主要分为单端量保护和基于通信的保护两类。而单端量保护整定计算其动作阈值时，由于对端信息量的缺乏，会产生不可避免的原理性误差。若保护方案基于两端信息量通信则可以很好的解决此问题，但由此会引入线路两端数据同步性问题以及铺设大量通信装置而产生的经济性问题。

在直流微网系统保护方案选取与设计过程中，即使采用通信手段进行故障定位，考虑到存在多端通信失败的可能性；且现有故障定位算法的实现大多依赖于直流断路器的快速开断能力，然而直流断路器因其成本原因无法广泛应用于直流微网。故设计一种方案仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于快速隔离开关动作的环形直流微网单端保护方法，技术方案如下：

一种基于控保协同的环形直流微网单端保护方法，主要包括改变VSC的可控元件晶闸管、VSC出口两侧母线出线始端外加的两组反并联晶闸管组的导通控制策略和单端RL故障测距几个部分。步骤如下：

(1)系统检测到发生极间故障时，保护启动并闭锁系统中各换流器VSC、DC/DC中的IGBT，同时闭锁VSC中的可控元件晶闸管以及VSC出口两侧母线出线始端外加反并联晶闸管组，并将VSC中的混合式限流器投入系统运行；

(2)在VSC完成切除所需的时间段内，通过母线差动保护，判断故障是否发生在VSC出口母线处：若是，则在VSC出口两侧线路首端反并联晶闸管闭锁后，打开与VSC出口母线直接相连的两条线路的母线侧的隔离开关；若不是，则在直流线路电流首次过零后，检测VSC出口母线出线始端外加两组晶闸管组闭锁情况：若全部闭锁，则在检测到VSC输出直流电压为正时，解锁VSC母线出线其中一侧反并联晶闸管组以提供故障电流，并将VSC母线出线另一侧反并联晶闸管组一直闭锁；

(3)首先通过VSC出口母线除外的其他各母线自身配置的母线差动保护来判断故障是否发生在母线上，若是，则在下个无电流周期内跳开与母线相连线路的快速隔离开关；若不是，则通过保护安装处电流方向来初次筛选故障线路，规定电流方向从母线流向线路为正向，若电流正向则令保护装置启动，并进行单端测距，求出故障距离以区分故障位置；

(4)待出线其中一侧故障测距完成后，再次闭锁该侧反并联晶闸管组，在进入下个半个周期后，该侧反并联晶闸管组自然关断；在检测到VSC输出直流电压为正后，解锁出线另一侧反并联晶闸管组，即出线两侧中未被解锁过的一侧，再次重复(3)中的操作过程，待故障线路两端隔离开关全部跳开后，即实现故障隔离。