CN111490589A - 一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，包括以下步骤：S01，当本侧母线电压uI＜ULset时，启动备自投装置的判断流程；S02，若换流装置出口开关电流idc1≤0，则判为出口开关上方故障，继续流程；S03，延时tD时间跳开出口开关，同时计时tS时间；S04，若计时时间未到，则继续流程，否则结束备自投判断流程；S05，在计时时间内判断进线开关是否达到分位状态，若达到，则继续流程，否则返回上一步；S06，开关分位后若相邻母线电压满足uII≥ULset，则判为相邻母线电压正常，进行合母联开关操作，否则结束备自投判断流程。本发明提供的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，能够明确直流配电网多路电源备自投动作条件，适用于直流配电网备自投策略。

Description

一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法
技术领域
本发明涉及一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，属于电力系统配电网技术领域。
背景技术
直流配电网作为一种包含分布式电源、储能装置、电动汽车以及各类负载的新型能源网络化供应与管理技术，由于其能源利用率高和环境友好，正受到越来越广泛的关注。换流装置是组成直流配电系统的核心。相比于交流变压器设备，换流装置因内部脆弱的电力电子器件而可靠性较弱，但可通过双路或多路电源供电来弥补这一缺陷。备自投装置是使备用电源自动投入使用的装置简称，在多路电源供电系统中扮有重要角色。研究直流配电网的备自投方法非常重要。
传统交流备自投装置常采用检无压无流来判断是否进行备自投。在直流配电网中，由于换流装置的脆弱性，在电网发生故障时，若无特殊要求，换流装置将会采取迅速闭锁措施来保护自身器件安全。换流装置闭锁后，故障状态的直流配电网处于全网无流状态，因此无法通过无流来判断是否为电源故障。同时，无论是负荷换流装置还是电源换流装置，电容是其中重要元件。由于直流配电网中大量电容的存在，电网故障时直流母线电压下降不大，因此无压判断策略在直流配电网中并不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够明确直流配电网多路电源备自投动作条件，适用直流配电网备自投策略的多电源供电的直流配电网备自投控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，当本侧母线电压uI＜ULset时，启动备自投装置的判断流程，其中ULset为母线低电压整定值；
S02，若换流装置出口开关电流idc1≤0，则判为出口开关上方故障，继续流程，否则备自投装置结束判断流程；
S03，延时tD时间跳开出口开关，同时计时tS时间；
S04，若计时时间未到，则继续流程，否则结束备自投判断流程；
S05，在计时时间内判断进线开关是否达到分位状态，若达到，则继续流程，否则返回上一步；
S06，开关分位后若相邻母线电压满足uII≥ULset，则判为相邻母线电压正常，进行合母联开关操作，否则结束备自投判断流程。
S01中，母线低电压整定值ULset为0.5～0.8倍的额定电压值。
S03中，需满足tS＞tD+△T，△T为开关固有动作时间。
tD时间可整定为3ms～1s。
S03中，出口开关跳开状态由硬接点接入备自投装置。
S03中，出口开关跳开状态由光纤接入备自投装置。
本发明的有益效果：本发明提供一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，基于直流配电网的网络拓扑和换流装置的故障特征，给出适用于直流配电网的备自投条件，该备自投条件有别于传统交流备自投装置基于无压无流的判断依据，能够在直流配电系统发生故障后的较短时间内，识别出故障是否为母线进线开关上方故障，从而迅速将故障电源有效隔离，同时可靠投入备用电源，从而满足直流配电网的可靠供电需求。
附图说明
图1为本发明中低压直流配电网典型拓扑图；
图2为本发明中多电源供电的直流配电网备自投控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，以两电源为例进行论述，其方法可推广应用于多路电源互为备用的直流配电网中，所提直流配电网多电源供电备自投方案能够很好解决电源换流装置可靠性较弱的问题，为多电源供电直流配电网提供有力保障，具备良好的工程应用价值。
目前直流配电网多路供电的典型拓扑如图1所示，图中两个换流装置作为直流配电网的两路电源，k1和k2是换流装置接入各自母线的出口开关，I母和II母分别带两侧所接入负荷，k12为两段母线间的母联开关。idc1和idc2分别为两出口开关所在处的电流，方向由换流装置流入各自母线；uI和uII分别为两个母线的母线电压。
根据图1典型拓扑，备自投装置会在有且仅有一个换流装置失去供电能力时，合上母联开关。因此备自投需要满足以下3个条件：
(1)确认一侧发生故障，另一侧正常供电；
(2)确认故障是发生在换流装置出口开关k1或k2上方；
(3)确认出口开关k1或k2跳开，隔离上方故障。
直流配电网由各种类型电源换流装置和负荷换流装置构成。在各类换流装置中，电容是其中的重要组成元件。直流配电网在发生故障期间，各类换流装置中的电容向故障点放电。因此，有别于交流配电网，直流配电网的负荷同样会提供较大的短路电流。直流配电网的这一故障特征将导致故障系统中的母线电压可能不会跌落太大，同时在换流装置出口开关上方故障时，流过出口开关的电流不为0。因此，需要基于直流配电网的故障特征给出备自投条件的识别方法。
当直流配电网发生故障时，直流电压仍会降低，因此可通过直流电压降低至一定值来确认故障的发生。当正常运行或换流装置出口开关下方发生故障时，idc1为换流装置流向母线，电流大小为正值；当换流装置出口开关上方发生故障时，idc1为母线流向换流装置，电流大小为负值，因此可根据换流装置出口开关的电流方向来判断故障是否发生在出口开关上方。故直流配电网备自投所需满足的3个条件可分别按如下方法识别，以I母为本侧系统为例：
(1)母线电压uI＜ULset即判为系统故障，母线电压uI≥ULset即判为系统正常，ULset为母线低电压整定值，可整定为0.5～0.8倍的额定电压值；
(2)换流装置出口开关电流idc1为正即判为出口开关下方发生故障，idc1为非正值即判为出口开关上方发生故障；
(3)备自投启动后需延时跳故障系统中的出口开关，跳开状态由硬接点或光纤接入备自投装置。
基于直流配电网备自投条件，本发明给出了如图2所示的直流配电网备自投方案流程图。根据流程图，叙述备自投方案步骤如下，以I母为本侧系统为例：
步骤一，当本侧母线电压uI＜ULset时，ULset为母线低电压整定值，启动备自投装置的判断流程。
步骤二，若换流装置出口开关电流idc1≤0，则判为出口开关上方故障，继续流程，否则备自投装置结束判断流程。
步骤三，延时tD时间跳开出口开关，同时计时tS时间，需满足tS＞tD+△T，△T为开关固有动作时间，tD时间可整定为3ms～1s。
步骤四，若计时时间未到，则继续流程，否则结束备自投判断流程。
步骤五，在计时时间内判断进线开关是否达到分位状态，若达到，则继续流程，否则返回上一步。
步骤六，开关分位后若相邻母线电压满足uII≥ULset，则判为相邻母线电压正常，进行合母联开关操作，否则结束备自投判断流程。
根据上述流程，可以正确判断直流配电网是否需要备自投装置投入母联开关，保证了母联开关投入时机的正确可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，当本侧母线电压uI＜ULset时，启动备自投装置的判断流程，其中ULset为母线低电压整定值；
S02，若换流装置出口开关电流idc1≤0，则判为出口开关上方故障，继续流程，否则备自投装置结束判断流程；
S03，延时tD时间跳开出口开关，同时计时tS时间；
S04，若计时时间未到，则继续流程，否则结束备自投判断流程；
S05，在计时时间内判断进线开关是否达到分位状态，若达到，则继续流程，否则返回上一步；
S06，开关分位后若相邻母线电压满足uII≥ULset，则判为相邻母线电压正常，进行合母联开关操作，否则结束备自投判断流程。
2.根据权利要求1所述的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：S01中，母线低电压整定值ULset为0.5～0.8倍的额定电压值。
3.根据权利要求1所述的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：S03中，需满足tS＞tD+△T，△T为开关固有动作时间。
4.根据权利要求3所述的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：tD时间可整定为3ms～1s。
5.根据权利要求1所述的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：S03中，出口开关跳开状态由硬接点接入备自投装置。
6.根据权利要求1所述的一种多电源供电的直流配电网备自投控制方法，其特征在于：S03中，出口开关跳开状态由光纤接入备自投装置。
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