直流配电网的继电保护系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种直流配电网的继电保护系统，包括第一发电系统、电网、混合储能系统、第一电压源型换流器、第二电压源型换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一继电保护装置和直流母线；其中，第一继电保护装置分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器和直流母线连接，在直流配电网故障时，通过第一继电保护装置可切断第一发电系统与直流母线的连接，并闭合第一发电系统与混合储能系统的连接，从而将故障后的第一发电系统的电能存储至混合储能系统，提高了继电保护系统的适用性及电能的使用效率。

【技术实现步骤摘要】
直流配电网的继电保护系统
本技术涉及直流配电
，特别是涉及一种直流配电网的继电保护系统。
技术介绍
电力电子技术的进步推动了直流配电技术的发展，相较于交流配电网，直流配电网具有供电容量大，电能质量好，可靠性高，投资成本少，适于可再生能源接入等一系列优点。但相较于交流配电网成熟的继电保护技术，直流配电网保护面临着速动性不足，传统保护方案不适用等一系列的挑战。例如，在直流配电网发生故障时，传统的保护方案如过电流、电压、微分保护等由于速动性、选择性等问题在直流配电网尤其是双端或多端直流配电网中适用性较差，而且传统保护方案在启动保护动作后，接入直流配电网的电源闲置，电能使用效率低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种适用性强、电能使用效率高的直流配电网的继电保护系统。一种直流配电网的继电保护系统，包括第一发电系统、电网、混合储能系统、第一电压源型换流器、第二电压源型换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一继电保护装置和直流母线；所述第一发电系统连接所述第一电压源型换流器，并经所述第一电压源型换流器分别与所述混合储能系统和所述直流母线连接，所述混合储能系统还与所述直流母线连接；所述第一断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述直流母线的连接线上，所述第二断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述混合储能系统的连接线上，所述第三断路器串接在所述混合储能系统与所述直流母线的连接线上；所述第一继电保护装置分别与所述第一断路器、所述第二断路器、所述第三断路器和所述直流母线连接；所述电网连接所述第二电压源型换流器，并经所述第二电压源型换流器连接所述直流母线。在其中一个实施例中，所述第一继电保护装置包括电流互感器、第一继电器、第二继电器、常闭开关、常开开关、跳动杆、传动杆和弹簧；所述电流互感器分别连接直流母线和所述第一继电器，且所述电流互感器和所述第一继电器形成第一回路；所述第二继电器分别连接所述常闭开关和所述常开开关，且所述第二继电器、所述常闭开关和所述常开开关形成第二回路；所述传动杆分别与所述常闭开关、第一断路器、第二断路器和第三断路器连接，且所述传动杆的一端与所述跳动杆扣合连接，所述传动杆的另一端连接所述弹簧。在其中一个实施例中，所述第一继电保护装置包括绝缘栅双极型晶体管。在其中一个实施例中，所述第一发电系统为风力发电系统。在其中一个实施例中，还包括第二发电系统、第三电压源型换流器、第四断路器、第五断路器和第二继电保护装置；所述第二发电系统连接所述第三电压源型换流器，并经所述第三电压源型换流器分别与所述混合储能系统和所述直流母线连接；所述第二继电保护装置分别与所述第四断路器、所述第五断路器和所述直流母线连接。在其中一个实施例中，所述第一发电系统和所述第二发电系统均为风力发电系统。在其中一个实施例中，所述第一发电系统和所述第二发电系统均为光伏发电系统。在其中一个实施例中，所述第一发电系统为风力发电系统，所述第二发电系统为光伏发电系统。在其中一个实施例中，所述混合储能系统包括功率型储能器件和能量型储能器件，所述功率型储能器件和所述能量型储能器件并联，所述功率型储能器件和所述能量型储能器件并联后连接所述直流母线。在其中一个实施例中，所述功率型储能器件包括超级电容器、飞轮和超导磁储能器，所述储能器件包括锂电池、钠硫电池、液流电池和铅酸电池。上述直流配电网的继电保护系统中，第一继电保护装置分别与所述第一断路器、所述第二断路器、所述第三断路器和所述直流母线连接，在直流配电网故障时，通过第一继电保护装置可切断第一发电系统与直流母线的连接，并闭合第一发电系统与混合储能系统的连接，从而将故障后的第一发电系统的电能存储至混合储能系统，提高了继电保护系统的适用性及电能的使用效率。附图说明图1为第一个实施例中的直流配电网的继电保护系统的结构示意图；图2为一实施例中的第一电压源型换流器的电路拓扑结构示意图；图3为一实施例中的第一继电保护系统的结构示意图；图4为第二个实施例中的直流配电网的继电保护系统的结构示意图；图5为第三个实施例中的直流配电网的继电保护系统的结构示意图；图6为第四个实施例中的直流配电网的继电保护系统的结构示意图；图7为第五个实施例中的直流配电网的继电保护系统的结构示意图；具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平”的、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。如图1所示，一种直流配电网的继电保护系统，该系统包括第一发电系统100、电网200、混合储能系统600、第一电压源型换流器300、第二电压源型换流器400、第一断路器K1、第二断路器K2、第三断路器K3、第一继电保护装置500和直流母线700。其中，第一发电系统100连接第一电压源型换流器300，并经第一电压源型换流器300分别与混合储能系统600和直流母线连接700，混合储能系统600还与直流母线700连接；第一断路器K1串接在第一电压源型换流器300与直流母线700的连接线上，第二断路器K2串接在第一电压源型换流器300与混合储能系统600的连接线上，第三断路器K3串接在混合储能系统600与直流母线700的连接线上；第一继电保护装置500分别与第一断路器K1、第二断路器K2、第三断路器K3和直流母线700连接；电网200连接第二电压源型换流器400，并经第二电压源型换流器400连接直流母线700。本实施例中，基于上述的第一电压源型换流器300和第二电压源型换流器400建立了两端直流配电网系统。其中，第一电压源型换流器300用于将第一发电系统100的电能转换为直流电能，并将该直流电能分别输入至混合储能系统600和直流母线700；第二电压源型换流器400与直流母线700连接，用于将直流电能转换为交流电能，并将该交流电能馈入电网200。其中，第一继电保护装置500分别与第一断路器K1、第二断路器K2、第三断路器K3和直流母线700连接，第一继电保护装置500的保护机制如下：在直流配电网发生故障时(如短路故障)，直流母线700上流过很大的短路电流，第一继电保护装置500检测到该短路电流后将第一断路器K1和第三断路器K3切断，同时闭合第二断路器K2，从而避免了第一发电系统100及混合储能系统600继续向直流母线700供电，并同时将电能输入混合储能系统600进行存储。由此可见，该第一继电保护装置500提高了直流配电网系统的适用性及电能使用效率。在一实施例中，如图1和2所示，第一电压源型换流器300和第二电压源型换流器400具有相同的电路拓扑结构，以第一电压源型换流器300为例，其包括直流侧电路、交流侧电路和换流器310。其中，直流侧电路和交流侧电路分别设置在换流器310两侧，直流侧电路包括与换流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流配电网的继电保护系统，其特征在于，包括第一发电系统、电网、混合储能系统、第一电压源型换流器、第二电压源型换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一继电保护装置和直流母线；所述第一发电系统连接所述第一电压源型换流器，并经所述第一电压源型换流器分别与所述混合储能系统和所述直流母线连接，所述混合储能系统还与所述直流母线连接；所述第一断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述直流母线的连接线上，所述第二断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述混合储能系统的连接线上，所述第三断路器串接在所述混合储能系统与所述直流母线的连接线上；所述第一继电保护装置分别与所述第一断路器、所述第二断路器、所述第三断路器和所述直流母线连接；所述电网连接所述第二电压源型换流器，并经所述第二电压源型换流器连接所述直流母线。

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网的继电保护系统，其特征在于，包括第一发电系统、电网、混合储能系统、第一电压源型换流器、第二电压源型换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一继电保护装置和直流母线；所述第一发电系统连接所述第一电压源型换流器，并经所述第一电压源型换流器分别与所述混合储能系统和所述直流母线连接，所述混合储能系统还与所述直流母线连接；所述第一断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述直流母线的连接线上，所述第二断路器串接在所述第一电压源型换流器与所述混合储能系统的连接线上，所述第三断路器串接在所述混合储能系统与所述直流母线的连接线上；所述第一继电保护装置分别与所述第一断路器、所述第二断路器、所述第三断路器和所述直流母线连接；所述电网连接所述第二电压源型换流器，并经所述第二电压源型换流器连接所述直流母线。2.根据权利要求1所述的直流配电网的继电保护系统，其特征在于，所述第一继电保护装置包括电流互感器、第一继电器、第二继电器、常闭开关、常开开关、跳动杆、传动杆和弹簧；所述电流互感器分别连接直流母线和所述第一继电器，且所述电流互感器和所述第一继电器形成第一回路；所述第二继电器分别连接所述常闭开关和所述常开开关，且所述第二继电器、所述常闭开关和所述常开开关形成第二回路；所述传动杆分别与所述常闭开关、第一断路器、第二断路器和第三断路器连接，且所述传动杆的一端与所述跳动杆扣合连接，所述传动杆的另一端连接所述弹簧。3.根据权利要求1所述的直流配电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：周镓杰，李世杰，邓丰耀，
申请(专利权)人：周镓杰，
类型：新型
国别省市：广东,44