[发明专利]一种基于直流电抗器暂态阻抗的直流配电网保护方法

说明书

本发明公开了一种基于直流电抗器暂态阻抗的直流配电网保护方法。该方法包括以下步骤：在直流配电网中的直流侧线路两端安装电容与电感组成的边界元件；实时采样各直流侧线路首、末两端直流电抗器暂态电压的大小；比较直流电抗器暂态电压与保护启动阀值的大小，当符合要求时，进行下一步，否则返回上一步；计算直流电抗器暂态阻抗的大小；利用相邻线路背靠背直流电抗器暂态阻抗的大小关系识别故障线路；利用故障线路正、负极直流电抗器暂态电压的差异实现故障极的判断。本发明原理简单，可靠性高、动作迅速，对通信系统的要求较且具有较强的耐受过电阻能力。

技术领域

本发明涉及直流配电网继电保护技术领域，具体为一种基于直流电抗器暂态阻抗的直流配电网保护方法。

背景技术

交流配电网在过去凭借着自身一系列的优势，如易于电压等级变换，断路器装置灭弧容易，以及成熟的行业标准等，使其在现有的配电网领域中占有绝大部分的比例。然而，随着我国在用电需求量、电能质量与供电可靠性等方面的要求不断提高。交流配电网已经难以满足社会发展的需求了，主要体现在，一方面，城市交流配电网的发展远落后于城市的发展，使得城市的供电越来越紧张，而且伴随着土地价格的高涨，在城市周边建设配电线走廊需要付出巨大的花费，为了满足对电力的需要，需要在现有的配电线走廊的基础上输送更多的电能，而这与交流配电网具有输送电能少的特性相矛盾。同时现在大量的高新企业对电能质量的要求越来越高，但是交流配电网中存在的负荷类型越来越复杂，在一定程度上降低了电能质量。

另一方面，随着全球能源危机与环境污染日益严重，清洁的新能源技术是全球发展的趋势，越来越多的分布式电源与储能设备将会并入配电网中。而光伏发电、蓄电池、超级电容等装置需要经过换流器以及复杂的控制系统才能并入交流电网中，风力发电由于产生的是一种随机波动的交流电，其需要经过两级换流器变换才能并入交流电网中，这不仅会增加电力建设的成本，还增加了电能的损耗与降低了电能质量，影响电力系统运行的安全性与稳定性。

针对上述问题，交流配电网已经难以满足要求了，伴随着电力电子技术和信息通信技术的快速发展，直流配电网技术为解决这些难题提供了一个很好的方法。但是，直流配电网也给传统电力系统带来了新的挑战，继电保护就是新的挑战之一。因此，研究直流配电网的保护方案对电力系统的安全、稳定运行具有重要的意义。目前，在直流配电网中，由于分布式电源的接入以及直流线路较短，过电流与欠电压保护难以满足保护的选择性要求；传统差动保护易受线路分布式电容的影响，保护需要躲过电容的暂态电流，不能满足保护的快速性要求；行波保护虽然动作快，但是耐受过电阻能力差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原理简单、可靠性高、动作迅速的基于直流电抗器暂态阻抗的直流配电网保护方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于直流电抗器暂态阻抗的直流配电网保护方法，包括以下步骤：

步骤1，在直流配电网中的直流侧线路两端安装电容与电感组成的边界元件；

步骤2，实时采样各直流侧线路首、末两端直流电抗器暂态电压的大小；

步骤3，比较直流电抗器暂态电压与保护启动阈值的大小，当符合要求时，进行步骤4，否则返回步骤2；

步骤4，计算直流电抗器暂态阻抗的大小；

步骤5，利用相邻线路背靠背直流电抗器暂态阻抗的大小关系识别故障线路；

步骤6，利用故障线路正、负极直流电抗器暂态电压的差异实现故障极的判断。

进一步地，步骤2中，所述的实时采样，采样频率为20KHz。

进一步地，步骤3中，所述的比较直流电抗器暂态电压与保护启动阈值的大小，表达式为：max(|Ei1|,|Ei2|)＞E_set，式中，Ei1、Ei2分别为直流侧线路i首、末两端直流电抗器暂态电压，E_set为保护启动阈值。