[发明专利]一种用于直流配电网的前加速保护方法

说明书

本发明公开了一种用于直流配电网的前加速保护方法，属于直流配电网继电保护技术领域。为了解决保护的速动性问题，引入前加速思想，利用正、负极电流瞬时值和最大负荷电流比较以及正、负极电压瞬时值和母线电压比较进行第一次启动判据，利用电流电压平均值和单极接地高阻故障的故障电流、电压进行第二次启动判据，由前加速保护装置下发跳闸指令给直流断路器，此时利用区内故障和区外故障的特性，将区外故障的断路器误动恢复正常，开闸的直流断路器经过150ms去游离延时后，此时重合闸启动，如果是瞬时故障则此时故障消失，系统恢复正常，如果此时是永久性故障，直流断路器再次开闸切除故障，该前加速保护方案有助于完善直流配电工程线路保护。

技术领域

本发明属于直流配电网继电保护技术领域，涉及一种用于直流配电网的前加速保护方法。

背景技术

社会对环境污染问题愈加密切地关注，政策激励促使市场大力投资发展清洁能源，逐步推动形成了以电力网络为主要核心载体的能源新格局。光伏、直驱风机等直流型的清洁能源、电动汽车、数据中心、智慧楼宇等直流型负荷的快速发展导致配电网的“源、荷”直流化程度持续深入。城市负荷密度随着城市化建程的加快线性增加，传统的交流配电网已经无法满足城市负荷的需求。直流配电网可以有效地减少变流次数，降低设备成本和线路损耗，增加电能的转化效率，并且同等条件下直流线路的供电能力是交流的1.6倍。因此以电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)技术为基础的直流配电网成为解决以上问题的有效手段。

直流侧发生故障后几个毫秒内，故障电流会骤升到稳态电流十倍，严重威胁电力电子器件安全性，因此直流配电网直流侧故障对保护的速动性提出了新的要求。要求故障清除时间最长要求在10ms以内，目前使用的混合式直流断路器的动作时间3-4ms，也就意味要在故障后6-7ms的时间保护要发送跳闸指令给断路器，目前的保护方案很难满足速动性，并推广到实际工程中，因此有必要研究一种可以满足速动性的并且工程应用的直流配电网保护方案。

发明内容

本发明提供了一种用于直流配电网的前加速保护方法，解决了现有直流配电网对保护速动性的要求，可以有效提升故障切除的速度，从而减少故障切除时间。

本发明所采用的技术方案是，一种用于直流配电网的前加速保护方法，包括以下步骤：

步骤1、规定正极线路的正方向是从母线流到线路侧，而负极线路的正方向是从线路侧流到母线，规定直流断路器只能在电流方向检测为正方向的时候动作；在线路源端保护装置处安装前加速保护装置，并采集保护装置处的电压瞬时值u_pi，u_ni，电流瞬时值i_pi，i_ni；

步骤2、将采集的电流瞬时值i_pi，i_ni和对应的线路末端最大负荷电流i_max进行比较，采集到的电压瞬时值u_pi，u_ni和对应的母线电压u_bus进行比较，完成前加速第一次启动判据；

当采集到的电流满足i_nik_INomal×i_max或者i_pik_INomal×i_max；采集到的电流满足u_nik_UNomal×u_bus或者u_pik_UNomal×u_bus；

其中，k_Inormal取值为1.5-2，k_Unormal取值0.75-0.85；如果电流和电压同时满足以上条件，进入前加速第二次启动判据；

步骤3、进入前加速第二次启动判据：连续采集N个点的电压电流值，N取10，计算采集到的线路电流平均值和电压平均值将电流平均值电压平均值和高阻故障电流以及高阻故障电压进行比较；