[发明专利]一种柔性直流配电网后备保护加速方法及系统

说明书

本发明涉及一种柔性直流配电网后备保护加速方法及系统，预设柔性直流配电网中每个断路器的跳闸延时时间，对第一电流突变量的极性为负的断路器进行保护闭锁，当故障线路一端的断路器到达跳闸延时时间时执行跳闸，断开故障线路的一端，当第二电流突变量的极性仍为正时，可以确定故障位于本处断路器的正方向，缩短该处断路器的跳闸延时时间，当故障持续时间到达缩短后的第三跳闸延时时间时执行跳闸动作，断开故障线路的另一端。本发明在故障电流被稳定控制的条件下，根据故障线路一侧开关断开产生的电流突变量极性加速跳开另一侧开关，能够大大缩短后备保护的动作时间，更快地切除故障线路，提高保护速动性。

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，特别是涉及一种柔性直流配电网后备保护加速方法及系统。

背景技术

各种光伏、风电等可再生能源电源和电动汽车等直流负荷的迅速发展，以及电力电子技术的进步，使得直流配电网成为当下的研究热点。相较于交流配电网，柔性直流配电网以其易于接入分布式新能源、能量传输损耗低、控制灵活的优点，成为我国未来电网发展的新方向。

然而，现有针对柔性直流配电网保护的研究大多聚焦于主保护层面，在极端情况(如通信系统故障，断路器拒动)下，主保护存在拒动的风险。针对该问题，学者蒋灵通等人(蒋灵通，陈青，王磊，等.基于故障电流前反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护[J].电网技术，2018，42(12)：3998-4005.)提出一种利用行波到达线路两端的时间差确定故障线路的后备保护方法；学者孙丽敬等人(孙丽敬，张海，刘瑛琳，等.一种基于极性判别的环状直流配电网线路后备保护方法[J].电力建设，2018，39(06):49-55.)提出一种可利用故障线路两端电流极性均为正的特征实现故障定位的后备保护策略。

然而当通信系统故障时，上述后备保护方案同样可能拒动。鉴于此，基于本地量的后备保护更适宜成为直流配电网的最后防线。在高压直流电网中，线路出口处的限流电抗器为基于本地量的后备保护提供天然保护边界。但未配置限流电抗器的柔性直流配电网无天然边界，在此情况下仅基于本地量信息实现故障的选择性隔离成为构造柔性直流配电网后备保护的最大难点，迄今尚未有完备的解决方案。现有基于本地量的后备保护方案中，基于过流原理的后备保护(Baran M.E.and Mahajan N.R.Overcurrent Protection onVoltage-Source-Converter-Based Multiterminal DC Distribution Systems[J].IEEETransactions onPowerDelivery，2007，22(1):406–412.)及基于欠压原理的后备保护(张健康，索南加乐，粟小华，等.交直流混联电网发电机失步保护与直流低电压保护协调[J].电力系统自动化，2012，36(08):92-97.)难以实现故障的选择性定位，实用性不高。学者洪潮(洪潮，郭彦勋，李海锋，等.直流电网快速后备保护方案[J].高电压技术，2018，44(10):3375-3382.)利用故障后各断路器处故障电流增量的极性构造保护判据，但其判据整定值计算繁琐。学者Leterme W.(Leterme W.，PiroozAzad S.and Van Hertem D.A LocalBackup ProtectionAlgorithm for HVDC Grids[J].IEEE Transactions on PowerDelivery，2016，31(4):1767-1775.)及SUN Jingfan(SUN Jingfan.，Saeedifard M.andMeliopoulos A.P.S.Backup Protection ofMulti-Terminal HVDC Grids Based onQuickest Change Detection[J].IEEE Transactions onPower Delivery，2019，34(1):177-187.)均提出利用故障特征提高后备保护的启动速度的加速方法，但其加速仅限于缩短后备保护启动的时间，无法提高后备保护的动作速度。