直流配电网故障分析和继电保护策略分析

直流配电网故障分析和继电保护策略分析

发表时间：2019-09-05T10:26:42.213Z 来源：《中国电业》2019年第09期作者：王沁洋[导读] 直流输电技术在使用中拥有极其突出的优势。本文主要分析直流配电网故障和继电保护策略，为今后的直流配电网方向的研究提供参考。国网海安市供电公司江苏海安 226600摘要：在城市配电网系统中，直流配电是其重要组成部分。直流输电技术在使用中拥有极其突出的优势。本文主要分析直流配电网故障和

继电保护策略，为今后的直流配电网方向的研究提供参考。关键词：故障分析；继电保护；配电网在电力系统中，直流配电系统具有很高的可行性，而且其线损也不高，使用直流配电技术能方便接入光伏等新能源。直流配电技术正处于起步状态，在线路建设和使用中会面临着很多问题。在不久的将来，直流配电将会全面应用与城市的电力系统，成为推动电力系统前进的重要力量。

1.直流配电网故障特性分析

对直流配电网进行故障特性分析是检测配电网系统故障，对定位予以明确同时做好故障隔离的基础方法，在直流配电网中可以使用多种类型的换流器，这就导致了其拓扑结构也存在着不同程度上的差异，进而出现的故障特征也存在着千差万别，在进行故障特性分析的时候需要采取多种不同方法。

1.1 换流器交流侧出现不对称

如果发生故障以后，直流配电网中的换流器没有及时闭锁，那么VSC换流器的交流侧就会发生不对称的故障，在换流器交流出口处发生故障的零序风量就能够凭借直流电容的接地支路而形成一条通路。为了能够控制这种故障，可以采用大电阻通过电容中电接地的方法，根据研究表明，这种方法是切实可行的，能够在交流侧出现不对称故障以后正常保证正负两极的电容电压稳定，在修复故障后则能够快速的让系统恢复运行状态。

如果发生故障以后，直流配电网中的换流器及时出现闭锁，那么故障的特性与换流器接地之间有着直接关系。如果换流变压器阀侧没有接地，那么直流侧就会出现过电压问题。相反，换流变压器阀侧接地，那么直流侧就会不出现过电压问题。

1.2VSC换流器直流侧故障

在直流配电网系统中最常见的故障就是直流线路单极接地，这种故障出现大多数是因为线路的绝缘设施出现老化而引起，但是对整个配电网系统造成的危害相比较于两极短路故障还差很多。如果出现故障后，IGBT就会在第一时间内闭锁，故障就会经历电容放电阶段、电网馈入阶段、电网稳定阶段这三个主要过程，其中在电网馈入阶段的时候能够让二极管出现过流的现象，如果没有及时将故障做好隔离工作，那么就会损坏二极管。

如果出现故障后，IGBT没有进行闭锁，系统故障特性会和换流变压器的接地方式有着一定关系。当直流电容中点接地并且换流变压器阀侧没有接地的时候，直流线路单极就会发生接地故障，在出现故障的一端电容会快速释放电流，这一端的电压更趋向于零，与此同时会发生很大的电流故障，故障极的电容和电压是不会因为直流电压控制系统的作用发生变化。可是在彻底清理好故障问题后，没有为直流电容提供充放电回路，是难以恢复直流电路中不平衡电压的。

若是直流配电网系统利用其中一极进行接地，那么另一极的接地故障相当于极间短路，那么接地的这一极出现接地故障时不会对系统正常运行造成影响的，这时的换流变压器接地方式更是不会影响其故障特性。若是直流系统和换流变压器都没有接地，那么单极故障电流就只能借助于线路的杂散电容构成一条通路，故障电流不大。可是在电力系统在正常运行的时候，是难以知晓直流线路正极与负极电压的，并且不能恢复因故障而造成的不平衡电压。电网系统中换流变压器阀侧中性点接地的时候，若出现直流接地故障就会使得变压器接地点和故障接地点利用直流配电网换流器构成放电回路，这时候就会将故障特性和故障电阻之间形成必要的关系，清楚故障之后，直流线路的正极和负极电压都可以恢复到直流配电网的正常水平。

2.直流配电网故障分析与继电保护策略进一步分析

当今我国在分析直流配电网出现的故障和研究直流配电网继电保护的工作中已经初步得到了成效，但是总体上来说还是没有达到这个时代的要求，需要解决的问题还很多。在分析探究直流配电网继电保护措施的时候首先就要考虑经济问题，普遍的可以在电压较小的直流配电网中使用经济投入比较小的方法——“对称单极”。在直流配电网中，直流侧接地会影响隔离和恢复电网系统，所以在对故障特征进行分析和选择隔离方案的时候，就要充分的考虑线路接地方式。除此之外，还应该从实际的应用环境出发，结合实际提出相应的解决措施。

不能简单的将保护直流配电网和研究控制分隔开来，因为受控性的电力电子器件大多数的都存在于直流配电网中，那么直流配电网故障特征已经开始从很早之前的物理特性向着控制特性转变，电力工程研究工作人员在探究如何保护直流配电网的过程中，就需要充分的结合控制方式特点，从而能够保证控制保护“一体化”推动整个配电网系统进步。

在快速识别故障的时候，也就会对配电网系统进行继电保护时，现如今大多数的研究力量集中在交流电继电保护工作中，形成的基本原理是否能够应用于直流电继电保护研究中还有待考虑。在对直流配电系统开展继电保护工作的时候，要特别注重纵联保护等电流差动保护的动作速度问题。预算好经济投入力度之后就要考虑是否可以将暂态量保护工作进行大规模的使用。隔离故障的时候，配电领域会因为昂贵的价格支出和较为落后的技术发展水平而造成阻碍。

识别和隔离直流配电网故障的时候，需要充分的考虑直流配电系统特点和业务需求，摆脱交流电系统的继电保护体系来研究直流电继电保护。对直流配电网进行继电保护和隔离故障，就要有机结合这两者之间的共同点，适用不同点，对实际的电力工程中隔离故障工作提出符合实际，具有新理念的继电保护原理。继电保护要和直流配电网的应用场景想结合，如果技术条件能够允许，那么就要在追求成本控制的同时加快发展速度。继电保护还需要结合测量系统，在进行继电保护工作时，要综合考虑系统动态特性以及测量产生的误差，避免因为不确定因素导致工作开展出现阻碍。结束语

在当前阶段，直流配电网技术发展相对不成熟，会在实际的使用当中存在很多故障问题，电力工作人员在日常工作中要强化自己的专业能力，及时修复故障，提高直流配电网的普及率。国内电力企业应该加大对直流配电网的研究力度，早日攻克难关，为推动直流电使用提供支持。除此之外，继电保护技术也会在一定程度上限制直流配电网的进步，在电力发展道路上要正面出现的问题，融合新技术，新人才，解决出现的问题。

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