[发明专利]适用于双极式直流配电网的故障保护系统、方法及装置

说明书

本发明公开了一种适用于双极式直流配电网的故障保护系统、方法及装置，所述系统包括：双极式直流配电网、控制模块和两个断路器；第一个所述断路器设置在所述双极式直流配电网的原边侧与送端变流器的输入端的连接线上，第二个所述断路器设置在所述双极式直流配电网的原边侧与送端变流器的输出端的连接线上，所述控制模块分别与两个所述断路器连接，以及与所述双极式直流配电网的原边侧和送端变流器的输出端的连接。本发明可以通过检测送端变流器交流侧线路电流幅值变化以及电流正负序分量大小，实现故障类型判定，并通过在送端变流器交流侧加装交流断路器，实现网侧故障时的系统故障切除和故障保护。

技术领域

本发明涉及电网故障保护的技术领域，尤其涉及一种适用于双极式直流配电网的故障保护系统、方法及装置。

背景技术

随着偏远农村的各个输电设备老化，使得输电末端的电压严重不足，进而导致偏远农村电压合格率的问题日益突出。为了解决末端的低电压问题，目前常用的方式通过直流配电，以适当提高输配电电压，来延长供电半径。

其中一种常用的配电设备是双极式直流配电系统，双极式直流配电系统引入了电力电子变流器实现低压直流配电。由于双极式直流配电系统的造价昂贵，在使用的过程中，一旦出现故障，将会整机停止运行，再由技术人员进行实地检测，以确定故障原因并进行相应的维修。

但上述故障保护方式有如下技术问题：整机停止运行，会造成末端供电不足，难以满足用户的使用需求，而且人工核实故障原因并进行维修保护，效率低且维修成本高。

发明内容

本发明提出一种适用于双极式直流配电网的故障保护系统、方法及装置，所述系统在配电网中设置控制模块和断路器，由控制模块检测送端变流器交流侧线路电流幅值变化以及电流正负序分量大小确定故障类型并控制断路器切除系统故障，实现电网的故障保护。

本发明实施例的第一方面提供了一种适用于双极式直流配电网的故障保护系统，所述系统包括：双极式直流配电网、控制模块和两个断路器；

第一个所述断路器设置在所述双极式直流配电网的原边侧与送端变流器的输入端的连接线上，第二个所述断路器设置在所述双极式直流配电网的原边侧与送端变流器的输出端的连接线上，所述控制模块分别与两个所述断路器连接，以及与所述双极式直流配电网的原边侧和送端变流器的输出端的连接；

所述控制模块，用于检测所述双极式直流配电网的送端变流器在交流侧线路的电流变化幅值以及电流正负序分量，基于所述电流变化幅值和所述电流正负序分量确定是否出现线路故障，若出现故障则控制所述断路器启动。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述控制模块，包括：电流内环单元、同步锁相单元(PLL)、脉冲调制单元(PWM)和两个比例积分调节器单元(PI)；

其中，第一个所述PI单元的输出端与所述电流内环单元的输入端连接，所述PLL单元的输出端与第一个所述PI单元和所述电流内环单元的连接端连接，所述PLL单元的输入端与所述电流内环单元连接，所述第二个所述PI单元的输出端、所述电流内环单元的输出端、所述PLL单元的输出端连接，并将连接端的线路信号相加后与所述PWM单元的输入端连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电流内环单元，包括：比例调节器单元和电流内环信号相交点，所述电流内环信号相交点分别与第一个所述PI单元的输出端和所述PLL单元的输入端连接，所述电流内环信号相交点的输出端与所述比例调节器单元输入端连接。

本发明实施例的第二方面提供了一种适用于双极式直流配电网的故障保护方法，所述方法适用于如上所述的适用于双极式直流配电网的故障保护系统所述方法包括：

采集直流配电网的送端变流器在交流侧的电流幅值；

当所述电流幅值大于预设值时，采集送端变流器在交流侧的三相电压值；