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柔性直流配网继电保护关键技术评述
点击次数:207 发布时间:2022-04-17

韩笑,刘建婷,张益伟,梅雨菲,张森

(南京工程学院 江苏省主动配网重点建设实验室,南京 211100)


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摘要:随着泛在电力物联网概念的提出,传统的配网形态正发生显著变化,传统的交流配网设备众多、线损大、可靠性低,柔性直流配网(后简称“直流配电")因其线损小、供电效率高、不存在三相不平衡等问题受到众多研究人员的青睐。文章主要论述了直流配网常见的故障形式和保护配置、故障电气量特征与保护原理、继电保护技术发展趋势。同时对直流配网继电保护技术的发展进行总结,指出下一步可能的发展方向。
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关键词线路保护;换流器保护;换流变压器保护;配电物联网

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0 引 言


柔性直流配网(Flexible Distribution Network,FDN)在消纳分布式能源、提高能源利用效率和提升电能质量方面展现出交流配电所不具备的优势已成为学者的研究热点[1-5]。我国成功建成多个智能配电网示范工程,去年8月国网杭州市供电公司负责的靠前智能直流配网在杭州江东新城通过运行考验,同年9月南网贵州电力科学研究院的五端直流配电示范工程已建成。由于直流配网存在工况和拓扑结构复杂多变、交直流互联、开环、闭环共存等现象,使得故障的随机特性、非线性特性增强、耦合因素增多,使得故障形式和保护配置相对复杂,使得保护的选择性难以保证。目前,直流配网中的故障主要分为交流系统侧、换流变压器、换流器、直流系统侧故障。与传统交流配网相比,直流配网需特别关注换流变压器、换流器、直流系统侧的故障[6]。换流变压器同常规电力变压器类似有本体保护,也配置各种主保护和后备保护。主要配置换流变压器及引线差动保护(简称大差保护),换流变压器差动保护(简称小差保护)、绕组差动保护等。换流器在直流工程中起着整流、逆变的枢纽作用,是*为关键的元件之一。换流器区的故障类型主要包括:逆变器的换相失败故障、主接线回路短路、换流阀本体及其控制系统故障以及过电压、过电流等故障。根据保护原理的不同主要分为差动保护组、谐波保护组、触发保护组、电压、电流保护组和换流阀本体保护组等。由于柔性直流配网分支众多、线路短,据数据显示,线路故障约占整个直流系统故障总数的50%,是*主要的故障类型。常见的故障有双极短路故障、单极接地故障和断线故障。其中双极短路故障对系统危害*严重[7-10]

传统保护原理的研究已接近极限,随着配网架构的日益复杂,对保护控制功能要求高,使得保护整定配合困难。应用配电物联网、移动通信技术、新一代人工智能等主流技术,给直流配网继电保护技术带来了挑战,文章将从配网故障与保护配置现状、故障电气量特征与保护原理、继电保护技术的发展趋势这三个层次介绍柔性直流配网继电保护技术的发展情况。


 

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