论文部分内容阅读
[摘要]直流配电系统故障特征多为短路，接地，其电压、电阻、电流分别产生了极大变化，我们可以通过这些变化来判断具体故障。
[关键词]直流配电系统；故障特征；继电保护
中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0248-01
1.前言
随着直流配电系统应用越来越广泛，其故障越来越多，其特征具有较为明显的显现，可以通过直流配电系统故障特征分析它对继电保护的影响。。
2.背景及概述
电力系统是该国的关键基础设施。配电网络是电力系统的重要组成部分。它为电力系统中超过99.9%的客户提供电力供应服务，并且是确保电力“合格且有用”的关键环节。先进成熟的分销网络是提供高质量电力服务的直接保证。它也是现代文明社会的重要标志之一。国家越来越重视，逐年加大了对配电网建设和改造的投入。建立强大，可靠和灵活的分销网络。
为了实现这一目标，我们必须积极推动对配网领域尖端技术的研究和探索。国际智能电网未来的技术发展方向主要集中在配电网的情况。国内外专家正在开发配电网络技术。在研究领域具有前瞻性的技术研究。进入21世纪以来，电力相关领域的电力电子，信息技术，材料和能源科学都取得了飞速的发展，取得了显着的进展。近年来，连接了大量的分布式电源，大部分分布式电源都发出了直流电，包括光伏发电，燃料电池，超级电容等；负载功率的形式也逐渐变为直流，并且工业上已经使用了大量的变频器件。所有这些都是直流负载，家中近70%的负载都是直流负载。
无论是直流分布式电源还是直流负载，都必须通过整流器或逆变器连接到传统的交流配电网。这在AC-DC转换中导致传统AC分配系统中的过度损失；中国的城市得到了很大的发展。但是，城市规划和设计与配电系统规划不同步。随着地价的不断上涨，开发新城市供电走廊的成本非常高，一起导致城市供电走廊有限。这意味着我们希望尽可能提高现有城市供电走廊的输电能力和效率。这与交流配电系统的传输容量相对较小，难以匹配增加的负载容量；交流配电系统中有很多惯性环节，可控性差。通过控制系统无法直接控制有功功率和无功功率，无法满足日益增长的电能质量要求。
3.直流配电系统及继电保护介绍
3.1直流系统介绍
直流接地是指电源系统中的直流电源在工作过程中的某一点接地，形成直流系统接地。在直流系统中，有一个独立的供电装置和充电装置，可以保证电力系统运行过程中自动装置和遥控装置的供电，以便在电力系统运行时继续工作电力系统发生故障并确保电力系统的安全。在电力系统正常运行期间，直流系统可以为断路器和其他电力维护设备提供稳定的电源。一旦发生故障，直流电源仍然可以确保电源维护设备的正常运行，避免因电力系统故障而导致的照明，以及电路保护。诸如设备等重要系统的损坏。直流电源在电力系统中的实际应用应考虑到临界点问题。当检测到直流系统是否接地时，检查系统中的母线，通过测量系统中不同母线的绝缘是否良好来判断系统是否接地。
直流电源中临界点的实质是一个特定的点值。当直流系统接地时，两个电阻相同的电阻连接到直流电源的正极和负极，并进行电阻的两端。然后将测量结果与电源未接地的点进行比较，然后将直流电源接地。由于直流电源接地很容易造成电源短路，甚至导致电源保护装置熔断，因此在直流电源运行期间，有必要及时检查直流接地。
3.2继电保护系统介绍
继电保护是指在电力系统运行过程中，通过配备触点的继电保护装置对电力系统各部件进行保护，以保护系统不受电力系统故障时的损坏。在电力系统的运行中，电力系统的不稳定运行往往是由自然的影响和电路的老化，如单相接地，三相接地，电路短路等造成的。电力系统中的线路问题将直接导致系统。在运行过程中，会出现过载，异常电压振荡和异步电动机短时间失磁现象。发生故障也严重影响电力系统运行的安全性，不能有效保证电力系统的稳定输电。继电保护装置的建立可以分析电力系统中各部件的工作状态。一旦组件处于非正常工作状态，继电器中的触电将立即触发，组件将与电力系统分离并受到保护。继电器可以放置在电力系统中的母线，变压器和发电机上，通过对不同的部件进行电源保护，有效维护电力系统中的部件安全。
4.直流配电系统故障暂态特性分析
4.1直流电容放电阶段
衰减特性分析故障时刻，背靠背系统中直流线路长度可忽略为0，当发生接地故障时，接地线直接并联在电容两侧，构成放电回路.由于没有直流线路等效电感的存在，故电容放电迅速.直流侧电压高于交流侧电压的时间非常短暂，当直流侧电压低于交流侧电压时，短路电流由电容放电电流和交流侧提供的电流共同构成.故障电流此时主要以电容放电电流为主，交流侧提供的电流相对很小，可以忽略不计.该阶段等效电路如图1，动态过程可以表示成式（1）.该放电回路为RC一阶放电回路，其电压电流所满足的关系如下
式中：Rf是短路接地电阻；udc是直流侧电压；C为电容；ic为电容放电电流；A为某一常数.假设故障瞬间直流电压的值为U0，则可得A=U0.由式（2）可知，电容在放电过程中，电压会迅速减小到0，电容放电电流也会在瞬间增大，然后减小到0.当存在接地电阻时，由于一直会有短路电流流过，电容会被接地电阻两端的电压嵌位，即电容电压等于直流母线电压，二者变化趋势基本一致.由于直流侧没有电抗，不会出现反电动势使换流器中续流二极管同时导通，故不会发生二极管同时导通阶段.（2）直流电容影响分析由式（3）可知，电容大小直接影响着电容放电阶段的放电电流大小，当故障接地电阻一定时，电容越大，最大放电电流越大；反之则相反.电容大小还影响着衰减时间常数，决定着放电电流衰减快慢.若放电电流较大，则衰减较慢，对系统危害就越严重.实际工程应用中，应事先进行故障模拟与分析，选取合适的电容值.
4.2对交流侧保护的影响分析
对于10kV配电网，其保护配置常采用三相电流保护，即电流快速断开保护，限流时间电流快速断开保护和定时限过流保护。电流快速断开保护是通过避免下一条线路出口短路的情况来设置的。限时电流快速中断根据当前快速中断的设置值进行设置，并添加一个动作延迟以确保选择性。一般设置三相固定限制过流保护，以避免最大负载电流，因为这里不再讨论其较长的操作延迟。从上述分析可知，当故障发生时，电容放电电流通过故障接地线和电容器自容回路，放电时间一般很短，对交流侧影响不大，但选择的电容器尺寸将对直流侧产生一定的影响。在自然换相到稳态阶段，图6的等效电路表明，影响电流的主要因素是线路参数，电源内阻和电抗器参数。这三个参数直接决定了等效电路的电阻和电感。AC侧保护设置的值基本上基于根据线路参数计算的短路电流的稳态值。因此，直流故障期间交流侧继电保护是否发生故障也与这三个参数密切相关。
5.结束语
直流配电系统故障会为交流产生一定影响，其对继电保护的影响是不容忽视的，坚持对直流配电系统故障的排除，可以有效避免其对设备的损害。
参考文献
[1]胡竞竞.直流配电系统故障分析与保护技术研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[2]成敬周.高压交直流互联系统故障分析及相关保护的研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[3]高一波.直流配电系统接地故障分析与接地方式研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[4]陳海荣.交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[关键词]直流配电系统；故障特征；继电保护
中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0248-01
1.前言
随着直流配电系统应用越来越广泛，其故障越来越多，其特征具有较为明显的显现，可以通过直流配电系统故障特征分析它对继电保护的影响。。
2.背景及概述
电力系统是该国的关键基础设施。配电网络是电力系统的重要组成部分。它为电力系统中超过99.9%的客户提供电力供应服务，并且是确保电力“合格且有用”的关键环节。先进成熟的分销网络是提供高质量电力服务的直接保证。它也是现代文明社会的重要标志之一。国家越来越重视，逐年加大了对配电网建设和改造的投入。建立强大，可靠和灵活的分销网络。
为了实现这一目标，我们必须积极推动对配网领域尖端技术的研究和探索。国际智能电网未来的技术发展方向主要集中在配电网的情况。国内外专家正在开发配电网络技术。在研究领域具有前瞻性的技术研究。进入21世纪以来，电力相关领域的电力电子，信息技术，材料和能源科学都取得了飞速的发展，取得了显着的进展。近年来，连接了大量的分布式电源，大部分分布式电源都发出了直流电，包括光伏发电，燃料电池，超级电容等；负载功率的形式也逐渐变为直流，并且工业上已经使用了大量的变频器件。所有这些都是直流负载，家中近70%的负载都是直流负载。
无论是直流分布式电源还是直流负载，都必须通过整流器或逆变器连接到传统的交流配电网。这在AC-DC转换中导致传统AC分配系统中的过度损失；中国的城市得到了很大的发展。但是，城市规划和设计与配电系统规划不同步。随着地价的不断上涨，开发新城市供电走廊的成本非常高，一起导致城市供电走廊有限。这意味着我们希望尽可能提高现有城市供电走廊的输电能力和效率。这与交流配电系统的传输容量相对较小，难以匹配增加的负载容量；交流配电系统中有很多惯性环节，可控性差。通过控制系统无法直接控制有功功率和无功功率，无法满足日益增长的电能质量要求。
3.直流配电系统及继电保护介绍
3.1直流系统介绍
直流接地是指电源系统中的直流电源在工作过程中的某一点接地，形成直流系统接地。在直流系统中，有一个独立的供电装置和充电装置，可以保证电力系统运行过程中自动装置和遥控装置的供电，以便在电力系统运行时继续工作电力系统发生故障并确保电力系统的安全。在电力系统正常运行期间，直流系统可以为断路器和其他电力维护设备提供稳定的电源。一旦发生故障，直流电源仍然可以确保电源维护设备的正常运行，避免因电力系统故障而导致的照明，以及电路保护。诸如设备等重要系统的损坏。直流电源在电力系统中的实际应用应考虑到临界点问题。当检测到直流系统是否接地时，检查系统中的母线，通过测量系统中不同母线的绝缘是否良好来判断系统是否接地。
直流电源中临界点的实质是一个特定的点值。当直流系统接地时，两个电阻相同的电阻连接到直流电源的正极和负极，并进行电阻的两端。然后将测量结果与电源未接地的点进行比较，然后将直流电源接地。由于直流电源接地很容易造成电源短路，甚至导致电源保护装置熔断，因此在直流电源运行期间，有必要及时检查直流接地。
3.2继电保护系统介绍
继电保护是指在电力系统运行过程中，通过配备触点的继电保护装置对电力系统各部件进行保护，以保护系统不受电力系统故障时的损坏。在电力系统的运行中，电力系统的不稳定运行往往是由自然的影响和电路的老化，如单相接地，三相接地，电路短路等造成的。电力系统中的线路问题将直接导致系统。在运行过程中，会出现过载，异常电压振荡和异步电动机短时间失磁现象。发生故障也严重影响电力系统运行的安全性，不能有效保证电力系统的稳定输电。继电保护装置的建立可以分析电力系统中各部件的工作状态。一旦组件处于非正常工作状态，继电器中的触电将立即触发，组件将与电力系统分离并受到保护。继电器可以放置在电力系统中的母线，变压器和发电机上，通过对不同的部件进行电源保护，有效维护电力系统中的部件安全。
4.直流配电系统故障暂态特性分析
4.1直流电容放电阶段
衰减特性分析故障时刻，背靠背系统中直流线路长度可忽略为0，当发生接地故障时，接地线直接并联在电容两侧，构成放电回路.由于没有直流线路等效电感的存在，故电容放电迅速.直流侧电压高于交流侧电压的时间非常短暂，当直流侧电压低于交流侧电压时，短路电流由电容放电电流和交流侧提供的电流共同构成.故障电流此时主要以电容放电电流为主，交流侧提供的电流相对很小，可以忽略不计.该阶段等效电路如图1，动态过程可以表示成式（1）.该放电回路为RC一阶放电回路，其电压电流所满足的关系如下
式中：Rf是短路接地电阻；udc是直流侧电压；C为电容；ic为电容放电电流；A为某一常数.假设故障瞬间直流电压的值为U0，则可得A=U0.由式（2）可知，电容在放电过程中，电压会迅速减小到0，电容放电电流也会在瞬间增大，然后减小到0.当存在接地电阻时，由于一直会有短路电流流过，电容会被接地电阻两端的电压嵌位，即电容电压等于直流母线电压，二者变化趋势基本一致.由于直流侧没有电抗，不会出现反电动势使换流器中续流二极管同时导通，故不会发生二极管同时导通阶段.（2）直流电容影响分析由式（3）可知，电容大小直接影响着电容放电阶段的放电电流大小，当故障接地电阻一定时，电容越大，最大放电电流越大；反之则相反.电容大小还影响着衰减时间常数，决定着放电电流衰减快慢.若放电电流较大，则衰减较慢，对系统危害就越严重.实际工程应用中，应事先进行故障模拟与分析，选取合适的电容值.
4.2对交流侧保护的影响分析
对于10kV配电网，其保护配置常采用三相电流保护，即电流快速断开保护，限流时间电流快速断开保护和定时限过流保护。电流快速断开保护是通过避免下一条线路出口短路的情况来设置的。限时电流快速中断根据当前快速中断的设置值进行设置，并添加一个动作延迟以确保选择性。一般设置三相固定限制过流保护，以避免最大负载电流，因为这里不再讨论其较长的操作延迟。从上述分析可知，当故障发生时，电容放电电流通过故障接地线和电容器自容回路，放电时间一般很短，对交流侧影响不大，但选择的电容器尺寸将对直流侧产生一定的影响。在自然换相到稳态阶段，图6的等效电路表明，影响电流的主要因素是线路参数，电源内阻和电抗器参数。这三个参数直接决定了等效电路的电阻和电感。AC侧保护设置的值基本上基于根据线路参数计算的短路电流的稳态值。因此，直流故障期间交流侧继电保护是否发生故障也与这三个参数密切相关。
5.结束语
直流配电系统故障会为交流产生一定影响，其对继电保护的影响是不容忽视的，坚持对直流配电系统故障的排除，可以有效避免其对设备的损害。
参考文献
[1]胡竞竞.直流配电系统故障分析与保护技术研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[2]成敬周.高压交直流互联系统故障分析及相关保护的研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[3]高一波.直流配电系统接地故障分析与接地方式研究[D].杭州：浙江大学，2016.
[4]陳海荣.交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略研究[D].杭州：浙江大学，2016.