直流系統(tǒng)在減小線路損耗、提高傳輸容量、新能源發(fā)電大規(guī)模集中接入等方面優(yōu)勢(shì)突出，隨著近年來電力電子技術(shù)的飛躍式發(fā)展，直流系統(tǒng)成為國內(nèi)外電力系統(tǒng)領(lǐng)域研究、應(yīng)用的熱點(diǎn)。其中，多端
柔性直流電網(wǎng)由于其在供電可靠性方面所具備的巨大優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為未來電力系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢(shì)。
柔性直流電網(wǎng)的直流故障保護(hù)是其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要技術(shù)難點(diǎn)在于故障線路的可靠識(shí)別定位。結(jié)合目前的技術(shù)現(xiàn)狀，本文詳細(xì)分析利用直流斷路器和利用自清除換流器實(shí)現(xiàn)故障隔離的技術(shù)可行性。結(jié)合“握手法”的前加速保護(hù)思想，分別設(shè)計(jì)了基于直流斷路器和不基于直流斷路器的多端柔性直流系統(tǒng)故障保護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)故障的識(shí)別、隔離及剩余網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)。
問題及意義
直流故障保護(hù)是柔性直流電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。由于直流故障隔離技術(shù)尚不成熟，目前
柔性直流工程主要利用交流斷路器實(shí)現(xiàn)故障隔離。針對(duì)這一工程實(shí)際，相關(guān)文獻(xiàn)提出了“握手法”思想實(shí)現(xiàn)故障線路的可靠識(shí)別定位。但是，該方法在動(dòng)作速度、系統(tǒng)恢復(fù)能力、供電可靠性等方面性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足柔性直流電網(wǎng)要求。
隨著直流斷路器技術(shù)、換流器自清除技術(shù)的逐漸成熟，柔性直流系統(tǒng)直流故障隔離方案逐漸明確。論文針對(duì)“半橋MMC+直流斷路器”和“自清除換流器+直流開關(guān)”兩種最具應(yīng)用前景的故障隔離方案，基于“前加速”思想，分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的直流故障保護(hù)方案。以“半橋MMC+直流斷路器”隔離方案為例，論文提出如圖1所示的保護(hù)動(dòng)作方案：1）利用方向元件選擇預(yù)跳閘直流斷路器；2）一旦故障檢測(cè)判據(jù)動(dòng)作，立即跳開預(yù)選直流斷路器，從而實(shí)現(xiàn)故障線路的可靠切除，并保證健全線路至少有一端仍與換流站相連，繼續(xù)帶電運(yùn)行；3）通過線路帶電信號(hào)進(jìn)行重合判斷，若線路仍帶電，則對(duì)應(yīng)跳閘斷路器重合，否則不重合，從而實(shí)現(xiàn)剩余網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)。
本文所設(shè)計(jì)的保護(hù)方案無需通信即可實(shí)現(xiàn)故障的可靠識(shí)別定位，同時(shí)在保護(hù)動(dòng)作速度和系統(tǒng)供電可靠性方面均較傳統(tǒng)基于交流斷路器的直流故障保護(hù)方案有了很大的提高。
圖1基于“半橋MMC+直流斷路器”的前加速保護(hù)方案
重點(diǎn)內(nèi)容
論文分析了“半橋MMC+直流斷路器”和“自清除換流器+直流開關(guān)”兩種故障隔離技術(shù)的技術(shù)可行性。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合“前加速”保護(hù)思想，設(shè)計(jì)了基于單端信息的直流電網(wǎng)保護(hù)方案。
結(jié)論
本文提出了一種基于“前加速”思想的柔性直流電網(wǎng)保護(hù)方案。該方案僅需要本地信號(hào)，結(jié)合方向元件與重合判斷即可實(shí)現(xiàn)故障線路的可靠定位隔離及剩余網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)。在保護(hù)動(dòng)作速度和系統(tǒng)供電可靠性方面均較傳統(tǒng)基于交流斷路器的直流故障保護(hù)方案有了顯著提高，可作為柔性直流電網(wǎng)線路后備保護(hù)（尤其是在通信失敗情況下）。
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