專利名稱：一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的半導(dǎo)體器件一絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)在低電壓系統(tǒng)的應(yīng)用，使得IGBT作為開關(guān)器件的電壓源換流器(Voltage-Sourced Converter, VSC),隨后在工業(yè)驅(qū)動裝置上得到廣泛應(yīng)用，再經(jīng)過隨后的IGBT器件的電壓和容量多次升級后，使得采用絕緣柵雙極晶體管構(gòu)成的電壓源換流器在直流輸配電網(wǎng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實。在直流輸配電網(wǎng)應(yīng)用中換流器采用IGBT閥和兩電平(或多電平)三相機構(gòu)，并使用脈寬調(diào)制技術(shù)(Pulse Width Modulation，PWM)控制IGBT閥的開斷狀況，具備上述功能后使得由其構(gòu)成的直流配電網(wǎng)系統(tǒng)在許多方面不同于常規(guī)的直流輸配電，可以克服常規(guī)的直流輸配電中呈現(xiàn)的多類問題。這種新型的直流輸配電技術(shù)，簡稱為“柔性直流(High VoltageDirect Current Flexible，HVDC-Flexible)”。目前的柔性直流輸電系統(tǒng)均以點對點為主，如圖1所示。柔性直流(HVDC-Flexible)是從常規(guī)直流輸配電技術(shù)發(fā)展而來，優(yōu)點均為其常規(guī)直流輸配電的優(yōu)點，例如柔性直流輸配電線路相比于目前運行中交流輸配電網(wǎng)線路要少一根導(dǎo)線，使其線路成本低，損耗小，節(jié)約了輸配電線路大量走廊通道；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)為了實現(xiàn)較少故障率，一般采用電纜作為配電網(wǎng)系統(tǒng)通道，電纜的輸送容量大、損耗小、使用周期長、輸送距離不受限制；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)采用電纜作為輸配電通道，一般在地下使用直埋技術(shù)，工程成本低、工期短，還減少對環(huán)境的影響；另外，柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定強；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)非同步系統(tǒng)的互聯(lián)；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)所輸送的有功功率和無功功率可以快速獨立控制；柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)較好地分期建設(shè)、擴展性好；事故后快速恢復(fù)供電和黑啟動；可以向無源電網(wǎng)供電等等。但是，目前投運的柔性直流輸電系統(tǒng)大多為雙端系統(tǒng)，僅能實現(xiàn)點對點的直流功率轉(zhuǎn)送。當(dāng)有多回交流系統(tǒng)饋入時需要采取直流互聯(lián)，需要多條直流輸電線路；另外，有多用戶，多再生能源(如風(fēng)能、太陽能等)饋入時，該柔性直流輸電系統(tǒng)的接口點不能滿足需求。另外，當(dāng)直流母線，含直流母線上的PT (Potential transformer,電壓互感器)等設(shè)備出現(xiàn)故障時，這將導(dǎo)致該柔性直流的配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性大大降低。

實用新型內(nèi)容為了解決目前投運的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的接口點不能滿足供電需求，以及在直流母線(含直流母線上的PT等設(shè)備)發(fā)生故障時，無法及時查找到故障點所導(dǎo)致的供電可靠性大大降低的技術(shù)問題，本實用新型提供一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其可以為電壓穩(wěn)定提供支撐，提高電壓質(zhì)量，并且在直流母線發(fā)生故障時，可以及時排除故障，保證正常供電。本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，包括N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)；N為大于等于3的自然數(shù)；其中，所述N條直流母線中的一條直流母線所在的區(qū)域為主節(jié)點換流站，其余直流母線所在的區(qū)域為子節(jié)點換流站；所述每條直流母線上連接有至少一個用于將所述交流系統(tǒng)的電能整流成直流電能，匯入所述閉環(huán)形配電網(wǎng)的交流系統(tǒng)整流站；所述交流系統(tǒng)整流站一端通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接，另一端連接一交流系統(tǒng)；所述每條直流母線上還連接有M個將直流電能逆變成交流電以供給用戶使用的用戶逆變站，所述每個用戶逆變站均通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接;M為大于等于I的自然數(shù)；所述每條直流母線上還連接有至少一個將采集到的直流母線高電壓變換成二次電壓的PT ；所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)還包括安裝在所述主節(jié)點換流站上的母差保護裝置；所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的直流互感器采集其所在的直流母線的電流和電壓信號，并匯集到所述母差保護裝置；所述母差保護裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點換流站和各個子節(jié)點換流站的電流和電壓信號，判斷是否存在不平衡電流，如是，則判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在故障，如否，則判斷柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)正常工作。其中，所述每條直流輸電線路上設(shè)置有K臺用于在所述直流輸電線路有故障時跳閘將故障點進行隔離的直流開關(guān)；κ為大于等于2的自然數(shù)。其中，所述母差保護裝置包括用于通過光纖通道采集所述主節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的主節(jié)點電流采集單元；多個用于通過光纖通道采集所述各個子節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的子節(jié)點電流采集單元；與所述主節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；多個與所述子節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；與所述主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元和各個子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元連接，用于對其轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量進行求和計算比較的保護裝置求和計算比較單元；與所述保護裝置求和計算比較單元連接，用于根據(jù)保護裝置求和計算比較單元的計算結(jié)果判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)是否存在不平衡電流，并在判定所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在不平衡電流時進行故障隔離處理的命令執(zhí)行單元。其中，所述命令執(zhí)行單元通過光纖通道與所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站連接。其中，所述每組直流母線區(qū)連接的交流系統(tǒng)整流站中，至少一個交流系統(tǒng)整流站作為用于控制直流電壓的調(diào)壓站。實施本實用新型，具有如下有益效果本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其通過閉環(huán)形設(shè)計，解決了現(xiàn)有技術(shù)中點對點的柔性直流配電網(wǎng)存在的接口點不能滿足需求的技術(shù)問題；并且將該柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)中的一條直流母線所在的區(qū)域作為主節(jié)點換流站，其余作為子節(jié)點換流站，在主節(jié)點換流站上安裝有母差保護裝置，根據(jù)采集到的主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的電流和電壓進行故障判斷，可以有效而快捷的進行故障排除。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的點對點柔性直流輸電系統(tǒng)的示意圖；圖2為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的直流母線區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；圖6為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)不意圖；圖7為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)中實施母差保護方法的實施例一的流程示意圖；圖8為本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)中實施母差保護方法的實施例二的流程示意圖。
具體實施方式
為了解決目前投運的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的接口點不能滿足供電需求，以及在直流母線(含直流母線上的PT等設(shè)備)發(fā)生故障時，無法及時查找到故障點所導(dǎo)致的供電可靠性大大降低的技術(shù)問題，本實用新型提供一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其可以為電壓穩(wěn)定提供支撐，提高電壓質(zhì)量，并且在直流母線發(fā)生故障時，可以及時排除故障，保證正常供電。本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，包括N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)；N為大于等于3的自然數(shù)；其中，所述N條直流母線中的一條直流母線所在的區(qū)域為主節(jié)點換流站，其余直流母線所在的區(qū)域為子節(jié)點換流站；[0041]所述每條直流母線上連接有至少一個用于將所述交流系統(tǒng)的電能整流成直流電能，匯入所述閉環(huán)形配電網(wǎng)的交流系統(tǒng)整流站；所述交流系統(tǒng)整流站一端通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接，另一端連接一交流系統(tǒng)；其中，所述每組直流母線區(qū)連接的交流系統(tǒng)整流站中，至少一個交流系統(tǒng)整流站作為用于控制直流電壓的調(diào)壓站。所述每條直流母線上還連接有M個將直流電能逆變成交流電以供給用戶使用的用戶逆變站，所述每個用戶逆變站均通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接；M為大于等于I的自然數(shù)；所述每條直流母線上還連接有至少一個將采集到的直流母線高電壓變換成二次電壓的PT ；所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)還包括安裝在所述主節(jié)點換流站上的母差保護裝置；所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的直流互感器采集其所在的直流母線的電流和電壓信號，并匯集到所述母差保護裝置；所述母差保護裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點換流站和各個子節(jié)點換流站的電流和電壓信號，判斷是否存在不平衡電流，如是，則判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在故障，如否，則判斷柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)正常工作。其中，所述每條直流輸電線路上設(shè)置有K臺用于在所述直流輸電線路有故障時跳閘將故障點進行隔離的直流開關(guān)；K為大于等于2的自然數(shù)。其中，所述母差保護裝置包括用于通過光纖通道采集所述主節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的主節(jié)點電流采集單元；多個用于通過光纖通道采集所述各個子節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的子節(jié)點電流采集單元；與所述主節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；多個與所述子節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；與所述主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元和各個子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元連接，用于對其轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量進行求和計算比較的保護裝置求和計算比較單元；與所述保護裝置求和計算比較單元連接，用于根據(jù)保護裝置求和計算比較單元的計算結(jié)果判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)是否存在不平衡電流，并在判定所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在不平衡電流時進行故障隔離處理的命令執(zhí)行單元。其中，所述命令執(zhí)行單元通過光纖通道與所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站連接。實施本實用新型，具有如下有益效果本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其通過閉環(huán)形設(shè)計，解決了現(xiàn)有技術(shù)中點對點的柔性直流配電網(wǎng)存在的接口點不能滿足需求的技術(shù)問題；并且將該柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)中的一條直流母線所在的區(qū)域作為主節(jié)點換流站，其余作為子節(jié)點換流站，在主節(jié)點換流站上安裝有母差保護裝置，根據(jù)采集到的主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的電流和電壓進行故障判斷，可以有效而快捷的進行故障排除。以下將舉例詳細(xì)說明本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。首先請參見圖2，為本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例為尚未為該配電網(wǎng)配置母差保護裝置的示意圖。圖2所示的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)，其是以3條直流母線和3條直流輸電線路構(gòu)成“手拉手”的閉環(huán)形配電網(wǎng)進行說明的。具體的，圖2所示的基于柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)包括:3條直流母線，分別是:直流母線1、直流母線2、直流母線3 ；3條直流輸電線路，分別是直流輸電線路1、直流輸電線路2、直流輸電線路3 ；該閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)還至少包括:6臺直流開關(guān)(QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6)，當(dāng)然視具體情況，每條直流輸電線路上設(shè)置的直流開關(guān)可以不止兩個；至少包括3臺交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)，分別為交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)1、交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)2、交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)3 ；另外，各直流母線上有M臺用戶逆變站，具體的:直流母線I上有用戶逆變站1-ρ..1- m;直流母線2上有用戶逆變站2-1...2-n;直流母線3上有用戶逆變站3-1...3-m ；該閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)中各個部件的作用如下:直流母線1、直流母線2、直流母線3的作用主要通過直流輸電線路構(gòu)成“手拉手”的閉環(huán)形配電網(wǎng)，同時連接各交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)，起到匯集電能的作用。直流輸電線路1、直流輸電線路2、直流輸電線路3的作用將各條直流母線1、直流母線2、直流母線3連接在一起，實現(xiàn)電能輸送和電能均勻分配。直流輸電線路上設(shè)置的直流開關(guān)(QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6)作用主要當(dāng)各條直流輸電線路(1、2、3)有故障時跳閘將故障點進行隔離.[0070]如圖2中直流輸電線路I上dl點故障，該直流輸電線路I的保護動作跳開兩側(cè)的直流開關(guān)(QF1、QF2)，即可實現(xiàn)故障隔離。直流母線上設(shè)置的各臺用戶逆變站作用主要將直流電能通過逆變技術(shù)逆變成用戶所需要的交流電供給使用。交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)主要作用是將交流系統(tǒng)的電能通過整流技術(shù)整流成直流電能，匯入柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)電能分配；在柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)至少有I個交流系統(tǒng)整流站充當(dāng)調(diào)壓站，作用主要是控制直流電壓，起到平衡系統(tǒng)直流電壓功能。交流系統(tǒng)1、交流系統(tǒng)2、交流系統(tǒng)3的主要作用提供電能。需要說明的是，直流母線和直流輸電線路的條數(shù)還可以是4、5、6、7等其他數(shù)量；每條直流母線上的交流系統(tǒng)整流站(調(diào)壓站)、交流系統(tǒng)、以及用戶逆變器的數(shù)量也可以進行靈活的設(shè)置；每條直流輸電線路上的直流開關(guān)數(shù)量也可以設(shè)置成不同的數(shù)值。圖2所示的柔性直流閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)換流站其主要特點是利用直流母線作為匯總及輸送電能的環(huán)節(jié)，可以解決多用戶、多再生能源(如風(fēng)能、太陽能等)饋入時接口點需求，也具有增強提高供電可靠性等多方面的優(yōu)點。進一步的，為了避免在直流母線(含直流母線上的PT等設(shè)備)發(fā)生故障時，無法及時查找到故障點所導(dǎo)致的供電可靠性大大降低的技術(shù)問題，本實用新型提供一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其可以為電壓穩(wěn)定提供支撐，提高電壓質(zhì)量，并且在直流母線發(fā)生故障時(例如圖2所示的直流母線區(qū)I出現(xiàn)故障點d2)，可以及時排除故障，保證正常供電。參見圖3，為本實用新型提供的本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的直流母線區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實施例一提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)首先對如圖2所示的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的直流母線區(qū)進行配置，以圖2中的一條直流母線I所在的直流母線區(qū)I為例進行說明，如下該直流母線上設(shè)置有至少I臺以上交流系統(tǒng)整流站；以及至少I以上用戶側(cè)逆變站(如圖3中有N臺)，還設(shè)置有直流開關(guān)1、直流開關(guān)2及直流開關(guān)N;以及直流互感器1、直流互感2及直流互感器N ;另，該直流母線上還設(shè)置有I臺PT。該直流母線以及其上設(shè)置的以上元件的作用如下直流母線作用主要通過直流輸電線路構(gòu)成“手拉手”的閉環(huán)形配電網(wǎng)，同時連接各交流系統(tǒng)整流站(或調(diào)壓站)，起到匯集電能；直流開關(guān)1-N的作用主要是當(dāng)有故障時跳閘將故障點進行隔離作用；PT主要將采集到直流母線高電壓按照要求變換成保護需要的二次電壓；直流互感器1、直流互感器2及直流互感器N主要作用是采集各支路的電流按照要求變換成保護需要的二次電流；其中，這些直流互感器均為光電流互感器，采集的信號是以光的方式通過光纖傳輸。需要說明的是，圖3中直流母線示意圖及其所涉及的元件在內(nèi)屬于閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)其中I個換流站。圖3中直流母線示意圖只是閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)I個節(jié)點上的母線，其他節(jié)點上的直流母線的設(shè)置相同，在此不再贅述。對于本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)系統(tǒng)，可以將其理解為大節(jié)點，而圖3中直流母線可以理解為一個子節(jié)點。圖2所示的本實用新型中的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)可以理解為大差保護，用于判斷閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)是否存在故障；而圖3所示的直流母線可以理解為小差保護，用于判斷閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)具體故障母線。本實用新型提供的基于柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)系統(tǒng)母差保護系統(tǒng)由大差保護和小差保護構(gòu)成。本實用新型提出的柔性直流的閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)涉及的各母線分散在不同地方特點，因此可以選擇柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)中的I個換流站為主節(jié)點換流站，如選擇圖2所示的柔性直流的閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的直流母線I作為主節(jié)點換流站，在其上安裝一個母差保護裝置，即可構(gòu)成本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)，具體如圖4所示，當(dāng)然圖4中的各段直流母線均如圖3那樣設(shè)置有直流互感器和直流開關(guān)等，為直觀起見，圖4中并未詳細(xì)示出，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其各個直流母線段所在的直流母線區(qū)均如圖3那樣設(shè)置。具體的，母差保護裝置具體結(jié)構(gòu)如圖5所示[0090]本實施例中的母差保護裝置包括:用于通過光纖通道采集所述主節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的主節(jié)點電流采集單元；多個用于通過光纖通道采集所述各個子節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的子節(jié)點電流采集單元；與所述主節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；多個與所述子節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元；與所述主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元和各個子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元連接，用于對其轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量進行求和計算比較的保護裝置求和計算比較單元；與所述保護裝置求和計算比較單元連接，用于根據(jù)保護裝置求和計算比較單元的計算結(jié)果判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)是否存在不平衡電流，并在判定所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在不平衡電流時進行故障隔離處理的命令執(zhí)行單元。其中，所述命令執(zhí)行單元通過光纖通道與所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站連接。另外，母差保護裝置還可以包括:信息打印輸出單元、人機對話單元等等，其作用分別如下:信息打印輸出單元用于對保護動作等進行打印。人機對話單元 用于對定值修改及狀態(tài)查看等。圖6為本實用新型提供的一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。上述實施例中的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)僅是一個單閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)，可以根據(jù)城市發(fā)展的需要擴展成多閉環(huán)形互相連接智能配電網(wǎng)系統(tǒng)(一環(huán)、二環(huán)……N環(huán))，其中，每一環(huán)的閉環(huán)形配電網(wǎng)之間通過直流聯(lián)絡(luò)線路連接，以便增強輸送電的能力。具體如圖6所示，其中，為了簡便起見，對于直流母線區(qū)的配置以及每一環(huán)上連接的母差保護裝置并未示出，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其中每一環(huán)上都連接有母差保護裝置，并且其直流母線區(qū)均如圖3中那樣設(shè)置。相應(yīng)的，本實用新型還提供了一種基于上述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的母差保護方法。如圖7所示，本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的母差保護方法，包括:步驟100，主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的直流互感器采集其所在的直流母線的電流和電壓信號，并匯集到所述母差保護裝置；步驟101，母差保護裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點換流站和各個子節(jié)點換流站的電流和電壓信號，判斷是否存在不平衡電流；步驟102，如存在不平衡電流，則母差保護裝置判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在故障；步驟103，如不存在不平衡電流，則母差保護裝置判斷柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)正常工作。如圖8所示，母差保護裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點換流站和各個子節(jié)點換流站的電流和電壓信號，判斷是否存在不平衡電流的步驟，包括步驟200，母差保護裝置的主節(jié)點電流采集單元通過光纖通道采集所述主節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號；步驟201，母差保護裝置的多個子節(jié)點電流采集單元通過光纖通道采集所述各個子節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號；步驟202，母差保護裝置的主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元將所述主節(jié)點電流采集單元其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；步驟203，母差保護裝置的子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元將子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；步驟204，母差保護裝置的求和計算比較單元對所述主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元和子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量進行求和計算比較；步驟205，母差保護裝置的命令執(zhí)行單元根據(jù)所述保護裝置求和計算比較單元的計算結(jié)果判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)是否存在不平衡電流，并在判定所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在不平衡電流時進行故障隔離處理。本實用新型提供的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)的母差保護方法的具體應(yīng)用如下柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)各子節(jié)點換流站通過直流互感器采集電流量。同時主節(jié)點換流站通過直流電流互感器采集電流量。將閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)各小節(jié)點換流站通過直流電流互感器采集電流量匯集到主節(jié)點換流站上連接的母差保護裝置進行計算和比較。如果閉環(huán)形配電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障，主節(jié)點換流站連接的母差保護裝置的大差保護感應(yīng)到不平衡電流，并且是突變的，即所有故障電流往故障點流入，電流突變增大，電壓降低。如果在閉環(huán)形配電網(wǎng)外發(fā)生故障整個閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)流進流出的負(fù)荷是相等的。主節(jié)點換流站連接的母差保護裝置中有對應(yīng)各子節(jié)點換流站的小差保護，同樣感應(yīng)到不平衡電流，并且是突變的(電流突變增大，電壓降低)，由此可以計算和比較出發(fā)生故障的直流母線子節(jié)點。如圖2所示，直流母線I故障在主站母差保護裝置計算出換流站I節(jié)點有差流等。主節(jié)點換流站連接的母差保護裝置等待對應(yīng)各子節(jié)點換流站的小差保護計算完畢后，將跳閘命令傳達發(fā)生故障的子節(jié)點，進行跳閘將故障隔離。實施本實用新型，具有如下有益效果第一，本實用新型的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)，可以解決目前在柔性直流輸電中采用點對點的直流功率轉(zhuǎn)送薄弱的問題。第二，本實用新型的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)，可以解決目前交流供點電壓質(zhì)量差問題。具體的，本實用新型采用柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)至少有I個交流系統(tǒng)整流站充當(dāng)調(diào)壓站，作用主要是控制直流電壓，起到平衡系統(tǒng)直流電壓功能，提高電壓質(zhì)量。第三，本實用新型的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)，可以解決輸電通道走廊緊張局面的技術(shù)問題。具體的，本實用新型采用柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)，主要用于比較集中的城市，在直流輸電線路采用直流電纜輸電，只需要兩條輸電通道，節(jié)約了一條輸電通道(如有三條輸電線路就可以減少3條輸電通道)，另外還不受輸電走廊的制約，便于擴容。另外，在本實用新型提供的基于柔性直流的閉環(huán)形配電網(wǎng)系統(tǒng)的直流輸電線路兩端不需要安裝任何整流站和逆變站，節(jié)約成本。第四，本實用新型的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)母差保護系統(tǒng)，其將該柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)中的一條直流母線所在的區(qū)域作為主節(jié)點換流站，其余作為子節(jié)點換流站，在主節(jié)點換流站上安裝有母差保護裝置，根據(jù)采集到的主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的電流和電壓進行故障判斷，可以有效而快捷的進行故障排除。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其特征在于，包括: N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)；N為大于等于3的自然數(shù)； 其中，所述N條直流母線中的一條直流母線所在的區(qū)域為主節(jié)點換流站，其余直流母線所在的區(qū)域為子節(jié)點換流站； 所述每條直流母線上連接有至少一個用于將交流系統(tǒng)的電能整流成直流電能，匯入所述閉環(huán)形配電網(wǎng)的交流系統(tǒng)整流站；所述交流系統(tǒng)整流站一端通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接，另一端連接一交流系統(tǒng)； 所述每條直流母線上還連接有M個將直流電能逆變成交流電以供給用戶使用的用戶逆變站，所述每個用戶逆變站均通過直流互感器和直流開關(guān)與所述直流母線連接；M為大于等于1的自然數(shù)； 所述每條直流母線上還連接有至少一個將采集到的直流母線高電壓變換成二次電壓的電壓互感器PT ； 所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)還包括:安裝在所述主節(jié)點換流站上的母差保護裝置； 所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站上的直流互感器采集其所在的直流母線的電流和電壓信號，并匯集到所述母差保護裝置； 所述母差保護裝置根據(jù)來自所述主節(jié)點換流站和各個子節(jié)點換流站的電流和電壓信號，判斷是否存在不平衡電流，如是，則判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在故障，如否，則判斷柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)正常工作。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其特征在于，所述每條直流輸電線路上設(shè)置有K臺用于在所述直流輸電線路有故障時跳閘將故障點進行隔離的直流開關(guān)；K為大于等于2的自然數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其特征在于，所述母差保護裝置包括: 用于通過光纖通道采集所述主節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的主節(jié)點電流采集單元； 多個用于通過光纖通道采集所述各個子節(jié)點換流站上的直流互感器采集的電流和電壓信號的子節(jié)點電流采集單元； 與所述主節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元； 多個與所述子節(jié)點電流采集單元連接，用于將其采集的到電流和電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元； 與所述主節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元和各個子節(jié)點電流轉(zhuǎn)換單元連接，用于對其轉(zhuǎn)換而成的數(shù)字量進行求和計算比較的保護裝置求和計算比較單元； 與所述保護裝置求和計算比較單元連接，用于根據(jù)保護裝置求和計算比較單元的計算結(jié)果判斷所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)是否存在不平衡電流，并在判定所述柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)存在不平衡電流時進行故障隔離處理的命令執(zhí)行單元。
4.如權(quán)利要求3所述的柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，其特征在于，所述命令執(zhí)行 單元通過光纖通道與所述主節(jié)點換流站和子節(jié)點換流站連接。
專利摘要本實用新型提供一種柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)，包括N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)；其中，N條直流母線中的一條直流母線所在的區(qū)域為主節(jié)點換流站，其余直流母線所在的區(qū)域為子節(jié)點換流站；每條直流母線上連接有交流系統(tǒng)整流站；交流系統(tǒng)整流站一端通過直流互感器和直流開關(guān)與直流母線連接，另一端連接一交流系統(tǒng)；每條直流母線上還連接用戶逆變站和PT；柔性直流閉環(huán)形智能配電網(wǎng)的母差保護系統(tǒng)還包括安裝在主節(jié)點換流站上的母差保護裝置。本實用新型可以為電壓穩(wěn)定提供支撐，提高電壓質(zhì)量，并且在直流母線發(fā)生故障時，可以及時排除故障，保證正常供電。
文檔編號H02H7/22GK202917958SQ201220565440
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者王世祥 申請人:深圳供電局有限公司