交直流混合配电时故障保护方式

发布时间:2019-01-27 16:51:33
交直流混合配电时故障保护方式 直流短路电流上升快,灭弧难,危害严重,因此直流配电保护技术对短路故障检测的快速性提出了很高的要求。目前在国内外关于直流短路故障检测技术方面的研究主要集中在地铁、舰船等少数领域,直流配电系统目前还处于初步的仿真研究阶段,尚没有实际应用工程案例,许多关键问题还未得到解决,因此少有专家学者开展对应的直流短路检测技术。相比之下,关于直流输电短路故障检测方面的研究则已有较多,由于两者都是基于电力电子换流技术,具有一定的参考价值。

 

其中地铁在短路检测方面主要以大电流脱扣及DDL方法(电流上升率及电流增量)为主,定时限过流保护及低电压保护作为后备保护。但为了区分短路电流及启动电流以及近端短路和远端短路,提高检测的可靠性,需要引入一定的延时整定时间,使得检测的快速性较差。针对DDL方法存在的问题进行了优化,改善了其灵敏性,但依然存在延时整定时间所造成检测快速性不佳的问题。

 

在高压直流输电的短路检测方面,专家学者提出了多种方法,主要涉及行波,傅里叶分解,小波分解,阻抗测量,差动电流、电压,电流上升率等多种原理。J.Descloux等学者采用类似于交流配电系统的差动电流保护算法,并建立通信系统,实现了在2ms内有选择性地检测出系统发生的短路故障。K.Young.Jin、S.GuoBing、R.K.Mallick等学者也以行波算法为原理提出了各自的保护策略,但最后并未给出具体的检测时间。傅里叶分解由于所需要的时间较长,检测速度较慢。而小波算法具有良好的奇异性信号检测功能,在快速检测方面具有较好的应用前景。由于直流输电及直流配电均采用电力电子换流技术,因此直流配电短路故障检测方面的研究可以借鉴直流输电相关技术原理,并以此为切入点,弥补直流配电短路检测技术现存的空白。

 

直流断路器技术

 

直流断路器是直流配电系统控制与保护的核心元件。根据拓扑结构以及分断机理可将直流断路器分为:机械式直流断路器、全固态直流断路器、混合式直流断路器。机械式直流断路器通过机械操动机构动作,采用金属栅片灭弧,具有通态损耗小、结构简单、控制方便的优点。然而受到机械结构限制,无法实时、灵活、快速地开断。全固态直流断路器通过电力电子器件开断故障电流,可以实现无弧快速开断。但是其价格昂贵、通态损耗大,开断时会产生较大的过电压,因而在实际中应用难度较大。

 

混合式断路器采用机械开关导通正常运行电流、固态开关开断故障电流,兼具机械开关良好的静态特性以及固态开关无弧陕速分断的动态特性,具有良好的直流开断性能。

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