【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性直流配电系统，具体是一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案。
技术介绍
1、随着电力电子技术的飞速发展，直流电压等级的变换已不再是技术壁垒，将柔性直流技术应用于配电领域是历史的必然。新时代的直流配网有着经济和技术上的巨大优势，未来配电网的形态将会是多种电压等级、多种电流形式并存的多层级、环网状、交直流共存、互联接口统一、继电保护完善、可实现便捷自组网的新型构架。我国柔直配电处于起步阶段，虽然已有多个示范工程顺利投运，但是在网架结构设计、直流线路故障定位与保护、过电压与绝缘配合等方面依旧不够成熟。随着换流站和直流变压器数量的增加，柔直配网也会逐渐向更为复杂的环网型拓扑转化，但目前国内外柔直配电工程尚未有环网型系统拓扑结构，因此对环网型柔直配电系统的研究仍有待进一步深入。同样地，过电压与绝缘配合对系统的稳定运行至关重要，是直流配电网亟需解决的问题。
2、与柔性直流输电系统不同，柔直配网中换流站与直流变压器的数量更多，网络结构和故障类型更加复杂，接入负荷更加灵活多样。由于柔性直流输配电系统的低阻尼特性，当系统发生故障时短路电流上升速率极快，通常使用闭锁换流阀或者配置直流断路器的方式实现故障隔离。其中，闭锁换流阀的方式对于故障识别与定位的要求较低，可以较快地降低故障电流，但其继电保护的选择性无法有效满足，可能会造成柔性直流系统大面积失电。目前，高压直流断路器的理论研究与工程实践日益成熟，其开断时长已经基本满足柔直系统的速动性要求，为了适应在未来柔直配网中大规模的使用，降低其制造成本是未来研
3、国内对于多端柔直配网过电压与绝缘配合的研究尚处于探索阶段，系统网络拓扑、主接线形式与接地方式的不同会对过电压水平和绝缘配合的结果有较大影响。目前国内外学者所研究的柔直配电工程拓扑结构多为放射型和手拉手型，并无可靠性更高的环网型结构。对柔直配网操作过电压的研究大多是基于无直流断路器的保护动作方案，不符合未来柔直配网高可靠性、高灵活性的要求。此外，在包含直流断路器的柔直系统操作过电压仿真研究中，已有研究采用闭锁换流阀早于断路器动作的保护方式，局限于高压柔性直流输电的相关措施，未考虑到通过直流断路器切除故障线路，换流阀正常投切且直流配电网开环运行的情况，而闭锁换流阀早于断路器动作的保护方式在直流线路双极短路故障时会产生较大的过电压，对设备的绝缘产生不利影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，设计了一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统保护动作方法及绝缘配合方案。该方法有效解决了直流线路故障对系统正常运行和设备绝缘产生较大影响的问题，降低了换流阀内部各关键位置的操作过电压水平，提高了直流配电网的可靠性和灵活性。
2、本专利技术采用的技术方案：一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，包括以下步骤：
3、s1：将环网型柔性直流配电系统划分为交流系统侧、负荷侧、换流阀内部、直流线路四个故障区域；
4、s2：将环网型柔性直流配电系统典型故障类型分为十二种，分别是交流系统三相接地故障、交流负荷三相接地故障、直流负荷双极短路故障、联接变压器阀侧单相接地故障、联接变压器阀侧两相接地故障、联接变压器阀侧两相短路故障、联接变压器阀侧三相接地故障、换流阀短路故障、阀顶接地故障、直流线路单极接地故障、直流线路双极短路故障、直流线路断线故障；
5、s3：模块化多电平换流器及直流固态变压器均配置有欠压保护，即当模块化多电平换流器交流系统侧三相电压最大幅值小于0.5p.u.时换流阀闭锁，直流固态变压器低压侧极间电压小于0.5p.u.时igbt闭锁；
6、所述的含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案包括：
7、(1)针对交流系统三相接地故障，采用故障所在分区的换流阀交流断路器、直流断路器均不动作，换流阀在故障后20ms单站闭锁的动作保护方案；
8、(2)针对交流负荷三相接地故障，采用故障所在分区的换流阀交流断路器、直流断路器均不动作，换流阀在故障后20ms单站闭锁的动作保护方案；针对直流负荷双极短路故障，采用故障所在分区的直流固态变压器交流断路器、直流断路器均不动作，直流固态变压器在故障后3ms闭锁的动作保护方案；
9、(3)针对联接变压器阀侧单相接地故障、联接变压器阀侧两相接地故障、联接变压器阀侧两相短路故障、联接变压器阀侧三相接地故障、换流阀短路故障、阀顶接地故障，采用故障3ms后操作故障所在换流阀出线的2台直流断路器分断、故障10ms后闭锁换流阀、故障40ms后分断交流侧断路器的保护动作方案；
10、(4)针对直流线路单极接地故障，交流断路器、直流断路器及换流阀均不动作；针对直流线路双极短路故障、直流线路断线故障，故障所在线路两端的4台直流断路器在故障3ms后分断，交流断路器与换流阀均不动作；
11、优选的，在换流阀内加装联接变压器中性点避雷器(nv)、联接变压器阀侧避雷器(av)、桥臂电抗器端间避雷器(ar)、桥臂电抗器阀侧避雷器(lv)、阀顶避雷器(cbh)、平波电抗器阀侧避雷器(db)以及平波电抗器线路侧避雷器(dl)，得到含直流断路器的环网型柔性直流配电系统避雷器布置方案。
12、优选的，根据含直流断路器的环网型柔性直流配电系统避雷器布置方案计算得到换流站内部各设备关键位置的操作过电压水平，作为环网型柔性直流配电系统设备绝缘水平的确定依据。
13、本专利技术的有益效果：本专利技术所述的含直流断路器的环网型柔性直流配电系统保护动作方法，提高了直流配电网的可靠性和灵活性，使得在所有故障类型中占比较多的直流线路故障不再对系统正常运行和设备绝缘产生较大影响。
14、本专利技术所述的含直流断路器的环网型柔性直流配电系统绝缘配合方案，在所设计的保护动作方法的基础上，确定联接变压器阀侧避雷器、联接变压器中性点避雷器、桥臂电抗器阀侧避雷器、阀顶避雷器、平波电抗器阀侧避雷器、平波电抗器线路侧避雷器、桥臂电抗器端间避雷器需要安装，而平波电抗器端间避雷器可以不作安装，进一步优化了避雷器布置方案，具有一定的经济效益。
15、本专利技术所述的环网型柔性直流配电系统保护动作方法及绝缘配合方案，在加入了直流断路器后，避雷器布置方案与无直流断路器时相比无较大改变，但设备的绝缘水平有显著的改善，具有较高的应用价值。
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1.一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，其特征在于：在换流阀内加装联接变压器中性点避雷器(NV)、联接变压器阀侧避雷器(AV)、桥臂电抗器端间避雷器(AR)、桥臂电抗器阀侧避雷器(LV)、阀顶避雷器(CBH)、平波电抗器阀侧避雷器(DB)以及平波电抗器线路侧避雷器(DL)，得到含直流断路器的环网型柔性直流配电系统避雷器布置方案。
3.根据权利要求2所述的一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，其特征在于：根据含直流断路器的环网型柔性直流配电系统避雷器布置方案计算得到换流站内部各设备关键位置的操作过电压水平，作为环网型柔性直流配电系统设备绝缘水平的确定依据。
【技术特征摘要】
1.一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含直流断路器的环网型柔性直流配电系统新型保护动作方案，其特征在于：在换流阀内加装联接变压器中性点避雷器(nv)、联接变压器阀侧避雷器(av)、桥臂电抗器端间避雷器(ar)、桥臂电抗器阀侧避雷器(lv)、阀顶避雷器(cbh)、平波电抗器阀侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘书瀚，崔艳东，李江涛，陆梦龙，丁祖善，孙乃辉，杨孝虎，王一丁，王大川，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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