關(guān)于直流配電系統(tǒng)繼電保護(hù)改進(jìn)方案研究

葉風(fēng)彩， 姜云龍， 姜德勝， 劉禹辰

(1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司天津分公司，天津 300000；2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司檢修公司, 天津 300143;3.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司管理培訓(xùn)中心， 哈爾濱 150030；4. 國(guó)網(wǎng)雙鴨山供電公司，黑龍江 雙鴨山155100)

關(guān)于直流配電系統(tǒng)繼電保護(hù)改進(jìn)方案研究

葉風(fēng)彩1， 姜云龍2， 姜德勝3， 劉禹辰4

(1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司天津分公司，天津 300000；2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司檢修公司, 天津 300143;3.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司管理培訓(xùn)中心， 哈爾濱 150030；4. 國(guó)網(wǎng)雙鴨山供電公司，黑龍江 雙鴨山155100)

為了保證直流配電系統(tǒng)元件的安全性，建立了電阻型超導(dǎo)限流器及其數(shù)學(xué)模型，分析了電阻型超導(dǎo)限流器接入對(duì)直流配電系統(tǒng)故障特征的影響，以及限流器接入對(duì)原有繼電保護(hù)原理應(yīng)用的影響，提出了基于電流峰值和暫態(tài)時(shí)間的新暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)方案，并在PSCAD/EMTDC軟件中對(duì)所提出的保護(hù)方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，含電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電系統(tǒng)繼電保護(hù)改進(jìn)方案能夠快速且準(zhǔn)確切除線路故障，保證上下游線路之間的選擇性和可靠性，保證線路保護(hù)不誤動(dòng)。

直流配電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；電阻型超導(dǎo)限流器；暫態(tài)電流

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，家用電器及工業(yè)產(chǎn)品的最終用電形式為直流，同時(shí)越來(lái)越多的分布式電源不斷滲透到配電網(wǎng)中。相對(duì)于傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)，直流配電系統(tǒng)具有供電容量大、可靠性高、損耗低、電能質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)[1-8]，在未來(lái)智能配電網(wǎng)中必然占有重要的地位。由于電感對(duì)直流系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)直流電流沒(méi)有限制作用，因此電阻型超導(dǎo)限流器在直流配電系統(tǒng)具有很好的適用性。文獻(xiàn)[9]根據(jù)加入限流器前后故障電流變化大小，對(duì)超導(dǎo)限流器在直流系統(tǒng)中應(yīng)用的效果進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)直流系統(tǒng)保護(hù)的影響及改進(jìn)卻沒(méi)有提及；文獻(xiàn)[10]依據(jù)直流系統(tǒng)加入超導(dǎo)限流器后的電流變化趨勢(shì)，研究了超導(dǎo)限流器在不同電壓等級(jí)直流系統(tǒng)中的合理的接入位置，對(duì)不同故障情況進(jìn)行了仿真分析；文獻(xiàn)[11]研究了高溫超導(dǎo)體對(duì)交流配電系統(tǒng)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性、重合閘以及繼電保護(hù)的影響，對(duì)系統(tǒng)保護(hù)方案配置有所改進(jìn)。本文分析了電阻型超導(dǎo)限流器接入對(duì)直流配電系統(tǒng)故障特征的影響，以及限流器接入對(duì)原有繼電保護(hù)原理應(yīng)用的影響，在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)以及暫態(tài)電流啟動(dòng)的時(shí)限低電壓保護(hù)，在仿真軟件中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，保證了上下游線路保護(hù)的配合，能夠快速且準(zhǔn)確的切除線路故障。

1 電阻型超導(dǎo)限流器及其數(shù)學(xué)模型

電阻型超導(dǎo)限流器由超導(dǎo)電纜和并聯(lián)電阻組成，其等效電路模型為一個(gè)可變電阻RSFCL和緩沖電阻并聯(lián)，如圖1所示。并聯(lián)電阻的主要作用是降低故障時(shí)劇烈變化的電流引起過(guò)電壓對(duì)超導(dǎo)電纜造成的損害。電阻型超導(dǎo)限流器利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)和常規(guī)電阻態(tài)的轉(zhuǎn)換來(lái)限制故障電流的增加。

圖1 電阻型SFCL結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure schematic diagram of resistor-type SFCL

當(dāng)直流系統(tǒng)中故障發(fā)生時(shí)，電阻型超導(dǎo)限流器能夠在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，限流器電阻逐漸增加，達(dá)到限制故障電流的目的。而電阻型超導(dǎo)限流器能夠快速響應(yīng)故障電流，缺點(diǎn)是其失超恢復(fù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),不能滿足電力系統(tǒng)重合鬧要求。

選取超導(dǎo)材料Bi2212作為電阻型超導(dǎo)限流器的主要組成部分，那么電阻型超導(dǎo)限流器的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以分為以下三個(gè)階段。

1.1 超導(dǎo)態(tài)

在超導(dǎo)態(tài)，流經(jīng)超導(dǎo)限流器的電流密度低于臨界值，超導(dǎo)限流器的電阻值為零。超導(dǎo)電纜中電場(chǎng)表達(dá)式為

(1)

式中：Ec=1μV/cm，5≤α≤15；J為流經(jīng)超導(dǎo)限流器的電流密度；Jc(T) 為臨界電流密度值，并且該臨界值主要依賴于超導(dǎo)材料的溫度大小。那么臨界電流密度Jc(T)的表達(dá)式為

(2)

式中:Tc為超導(dǎo)材料的臨界溫度，K;T0為超導(dǎo)材料的起始溫度。在本文中，選取參數(shù)Tc=95K，T0=77K,Jc(77)=1.5×107A/m2。

1.2 磁通流動(dòng)狀態(tài)

當(dāng)流經(jīng)超導(dǎo)限流器的電流密度超過(guò)其臨界值時(shí)，超導(dǎo)材料就會(huì)進(jìn)入磁通流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)超導(dǎo)材料兩端的電場(chǎng)就開(kāi)始增加，因而電阻型超導(dǎo)限流器的電阻開(kāi)始增加，同時(shí)超導(dǎo)材料開(kāi)始產(chǎn)生熱量，材料溫度也開(kāi)始逐漸上升。由式(2)可以看出，材料溫度的增加使臨界電流密度Jc(T)進(jìn)一步降低，超導(dǎo)材料電場(chǎng)會(huì)持續(xù)增加。在磁通流動(dòng)狀態(tài)中，超導(dǎo)材料的電場(chǎng)表達(dá)式為

(3)

式中：E0=0.1V/m為超導(dǎo)材料從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)換到磁通流動(dòng)狀態(tài)的臨界電場(chǎng)，并且2≤β≤4。

1.3 常規(guī)電阻狀態(tài)

隨著超導(dǎo)電纜電阻逐漸增大，材料溫度逐漸上升，當(dāng)材料溫度超過(guò)超導(dǎo)體臨界溫度時(shí)，超導(dǎo)限流器進(jìn)入常規(guī)電阻狀態(tài)，此時(shí)限流器的電阻值主要依賴通過(guò)其的電流密度和材料溫度。在這個(gè)狀態(tài)下，超導(dǎo)體的電場(chǎng)主要和電流密度及其溫度有關(guān)。那么電場(chǎng)的表達(dá)式為

(4)

式中：ρ(Tc)是超導(dǎo)體在失超狀態(tài)下的電阻率，在本文中，該電阻率取為ρ(Tc)=1×10-6Ω·m。

在每個(gè)階段中，超導(dǎo)體的電阻的計(jì)算式為

(5)

式中：isc為通過(guò)超導(dǎo)電纜的電流；lsc為超導(dǎo)電纜的長(zhǎng)度。

在電阻型超導(dǎo)限流器的失超過(guò)程中，熱量的傳遞及其表達(dá)式起到至關(guān)重要的作用，本文中熱量傳遞表達(dá)式為

(6)

式中：θsc=1/[κ(lsc·2πr+2S)]，κ=1.5×103W/(K·m2)；r為超導(dǎo)電纜的半徑，并且C=1.58TJ/(kg·K)。在本文，超導(dǎo)電纜的長(zhǎng)度選擇為lsc=200 m。超導(dǎo)體的體密度為ρv=6 g/cm3。當(dāng)所需的臨界電流選定后，超導(dǎo)電纜的橫截面積就可以通過(guò)S=Ic/Jc計(jì)算得到。

在電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC中構(gòu)建了電阻型超導(dǎo)限流器的數(shù)學(xué)模型。為了限制電容快速放電電流，超導(dǎo)限流器的電阻值需要在電流達(dá)到峰值前增加到足夠大值。假設(shè)超導(dǎo)電纜的長(zhǎng)度為200 m。在直流配電系統(tǒng)中，當(dāng)0.5 s時(shí)發(fā)生極間短路故障時(shí)，電阻型超導(dǎo)限流器的阻值隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。

從圖2可以看出，故障瞬間超導(dǎo)限流器能夠快速響應(yīng)。隨著故障時(shí)間的持續(xù)，限流器的電阻值逐漸增大，電阻型超導(dǎo)限流器能夠限制直流系統(tǒng)中故障暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的直流電流，極大地降低了系統(tǒng)及其元件的損害。

圖2 電阻型超導(dǎo)限流器的阻值變化曲線Fig.2 Resistance variation curve of resistive superconducting current limiter

2 電阻型超導(dǎo)限流器對(duì)直流配電 系統(tǒng)故障特征的影響

當(dāng)在直流配電系統(tǒng)中發(fā)生直流極間短路故障時(shí)，特別是故障位置距VSC出口較近時(shí)，VSC內(nèi)部的IGBT會(huì)因自身過(guò)流保護(hù)而閉鎖。由于整流器是升壓元件，即直流側(cè)電壓大于交流側(cè)電壓，因此,此時(shí)內(nèi)部所有二極管會(huì)因?yàn)槌惺芊聪驂航刀刂埂?/p>

圖3 電阻型超導(dǎo)限流器未接入時(shí)的直流配電系統(tǒng)故障特征Fig.3 Fault characteristics of DC distribution system with no access to resistive superconducting current limiter

在這種情況下，交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短暫的分離，并且交流電流會(huì)下降為0。若直流配電系統(tǒng)中未接入超導(dǎo)限流器，則故障位置距離VSC出口較近時(shí)，其故障過(guò)程可以分為四個(gè)階段。其中，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生金屬性極間短路故障時(shí)，電阻型超導(dǎo)限流器接入前后故障電壓、電流變化趨勢(shì)分別如圖3、4所示。

圖4 電阻型超導(dǎo)限流器接入后直流配電系統(tǒng)故障特征Fig.4 Fault characteristics of DC distribution system with access to resistive superconducting current limiter

第一階段：即故障的初始階段。當(dāng)電阻型超導(dǎo)限流器接入且所有IGBT閉鎖時(shí)，直流側(cè)就由電容、直流電纜和限流器組成故障放電回路。在這個(gè)階段，直流電壓開(kāi)始下降，并且直流電流在達(dá)到最大值后開(kāi)始下降。等效電路如圖5所示。

圖5 故障初始階段直流配電系統(tǒng)等效電路圖Fig.5 Equivalent circuit of DC distribution system at initial stage of fault

由圖5可知，直流側(cè)電壓、電流計(jì)算公式為

(7)

式中：idc為等效回路直流側(cè)電流；udc為電容兩端的直流電壓；C為支撐電容的電容值；R和L是從VSC出口到故障點(diǎn)處的直流電纜的等效參數(shù)；RSFCL為超導(dǎo)限流器的電阻值，而且是非線性變化的。使用微分方程的數(shù)值解法可知，直流電壓的下降率和直流電流都有很大減少。第一階段的電壓、電流波形如圖4所示。

第二階段：隨著直流電壓的下降，當(dāng)直流電壓下降到小于交流電壓峰值時(shí)，VSC中的二極管開(kāi)始導(dǎo)通。同時(shí)，交流電流從零開(kāi)始增長(zhǎng)，故障逐漸向穩(wěn)態(tài)過(guò)渡。在這一階段，電容放電還是起主要作用，是故障電流的主要組成部分。系統(tǒng)的等效電路和系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)的等效電路相同，如圖6所示。第二階段的電壓、電流波形如圖4所示。

圖6 不控整流橋電路Fig.6 Uncontrolled rectifier circuit

第三、四階段：該階段的出現(xiàn)直接和故障回路的阻尼特性有關(guān)。當(dāng)故障回路呈現(xiàn)過(guò)阻尼特性時(shí)，第三、四階段將不再出現(xiàn)。而電阻型超導(dǎo)限流器的接入不僅能夠限制電容放電的速率及其峰值，還可以改善電路的阻尼特性，使交流系統(tǒng)不再出現(xiàn)等效三相短路。從這個(gè)角度來(lái)講，電阻型超導(dǎo)限流器能夠同時(shí)限制整流器交流側(cè)和直流側(cè)兩端的電流，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。同時(shí)，可以相應(yīng)降低系統(tǒng)中使用的直流斷路器的遮斷容量，切除故障。

穩(wěn)態(tài)階段：在直流極間短路故障的穩(wěn)態(tài)階段，VSC變?yōu)橐粋€(gè)不控整流橋，結(jié)構(gòu)如圖6所示。此時(shí)，輸出的直流電壓大小直接受二極管導(dǎo)通角影響，直流電壓在(2.34～2.45)U變化，其中U是交流相電壓的有效值。

電阻型超導(dǎo)限流器的阻值遠(yuǎn)大于直流電纜的阻抗，以下分析可以忽略直流電纜的影響。二極管的導(dǎo)通角僅受到交流側(cè)等效電感和ωRC的影響，二極管的導(dǎo)通角和ωRC的關(guān)系如圖7所示。

圖7 二極管導(dǎo)通角與RC關(guān)系曲線Fig.7 Relationship curve between diode conduction angle and RC

綜上所述，結(jié)合圖3、4，當(dāng)系統(tǒng)接入電阻型超導(dǎo)限流器后，直流電流峰值從14kA 降低至2.20kA，減少了約84.3%。由于電阻型超導(dǎo)限流器能夠在微秒級(jí)響應(yīng)電流的變化，因此直流電流峰值可以很快被限制。在故障穩(wěn)態(tài)，電阻型限流器的接入，穩(wěn)態(tài)交流電流和直流電流均被限制在一個(gè)較低的水平，此時(shí)直流電流被限制接近0.3kA，甚至小于系統(tǒng)正常工作時(shí)的電流值。此外，電阻型超導(dǎo)限流器的接入也限制了直流電壓的降低，直流電壓的下降率也大大減??；直流電壓的穩(wěn)態(tài)值也從原來(lái)的不到1kV提高到4.4kV，大約提高了77%；直流電壓在故障過(guò)程中一直保持在較高的數(shù)值，使原有故障的第三階段消失，即電阻型超導(dǎo)限流器克服了交流側(cè)出現(xiàn)等效三相短路的情況。在這種情況下，對(duì)于不同位置的故障，直流電壓的穩(wěn)態(tài)值變化很小，接近同一值。

3 含電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電 系統(tǒng)繼電保護(hù)方案的改進(jìn)

3.1 改進(jìn)暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)原理

通過(guò)仿真得到故障位置和線路直流電流峰值的關(guān)系曲線，如圖8所示。從圖8中可以看出，當(dāng)電阻型超導(dǎo)限流器接入系統(tǒng)后，故障電流峰值與極間短路故障位置存在近似線性的關(guān)系。這是由于在故障時(shí)電阻型限流器不會(huì)改變電流的上升速率，只會(huì)改變峰值，而限流器的阻值相對(duì)線路阻抗較大，起到?jīng)Q定性作用，線路阻抗變化認(rèn)為是線性的，因此故障電流峰值會(huì)呈現(xiàn)線性變化的特征。隨著故障距離的增加，直流電流峰值卻下降較少，從接近VSC出口故障到30km處故障，電流峰值只從2.4 kA下降至1.9 kA，電流峰值的區(qū)分度太小，難以應(yīng)用于過(guò)電流保護(hù)中。當(dāng)電阻型超導(dǎo)限流器接入后，故障穩(wěn)態(tài)電壓隨故障位置的改變而變化較小，低電壓保護(hù)也無(wú)法直接應(yīng)用于直流配電系統(tǒng)，需要改進(jìn)。

圖8 故障位置和故障電流峰值關(guān)系曲線Fig.8 Relationship curve between fault location and peak current

圖9 故障電流到達(dá)峰值所用時(shí)間和故障位置關(guān)系曲線Fig.9 Relationship curve between time intervals and fault location when in peak value of fault current

通過(guò)大量仿真可以看出，直流故障電流到達(dá)峰值所用的時(shí)間隨著故障位置的不同會(huì)發(fā)生較大的變化，故障電流到達(dá)峰值所用時(shí)間和故障位置關(guān)系曲線如圖9所示。這是由于電阻型限流器對(duì)故障電流的削峰作用，限制了電流的上升，電流的變化率只與線路電感有關(guān)，線路電感是線性變化的，因此，電流到達(dá)峰值的時(shí)間也會(huì)線性變化。若將電流峰值和到達(dá)峰值所用時(shí)間的比值應(yīng)用于保護(hù)，則靈敏性和可靠性就可以得到滿足，故障電流到達(dá)峰值所用時(shí)間和故障位置關(guān)系曲線如圖10所示。

圖10 故障電流到達(dá)峰值所用時(shí)間和故障位置關(guān)系曲線Fig.10 Relationship curve between time intervals and fault location when in peak value of fault current

3.2 暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)

在電阻型超導(dǎo)限流器接入的條件下，暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)的整定原則就是電流峰值與到達(dá)峰值所用時(shí)間的比值大于線路末端發(fā)生極間短路故障時(shí)的故障電流峰值與其時(shí)間之比。動(dòng)作判據(jù)式為

(8)

保護(hù)門檻值為

(9)

3.3 暫態(tài)電流啟動(dòng)的限時(shí)低電壓保護(hù)

限時(shí)過(guò)電流保護(hù)通過(guò)時(shí)延和下游線路保護(hù)進(jìn)行配合。在直流配電系統(tǒng)中，該時(shí)間延遲可以為0.1 s或者更長(zhǎng)，主要是考慮到與下游線路保護(hù)的配合以及直流斷路器的動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)電阻型超導(dǎo)限流器接入后，故障后0.1 s時(shí)，故障電流已經(jīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)，此時(shí)故障電流值非常接近正常工作電流。傳統(tǒng)的限時(shí)過(guò)電流保護(hù)不能直接應(yīng)用于含有電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電系統(tǒng)。

當(dāng)直流配電系統(tǒng)故障后0.1s時(shí)，直流電壓已經(jīng)降低到一個(gè)相對(duì)很低的水平。當(dāng)電阻型超導(dǎo)限流器接入后，故障穩(wěn)態(tài)電壓隨故障位置的改變而變化較小，低電壓保護(hù)單獨(dú)無(wú)法保證選擇性。如果把暫態(tài)過(guò)電流保護(hù)和低電壓保護(hù)相結(jié)合，即稱為暫態(tài)電流啟動(dòng)的限時(shí)低電壓保護(hù)，就可以保證保護(hù)的四性。這類保護(hù)依舊保護(hù)線路全長(zhǎng)，保護(hù)范圍不能超過(guò)下游線路的暫態(tài)電流保護(hù)范圍。該保護(hù)通過(guò)時(shí)間延遲和下游線路保護(hù)進(jìn)行配合。其啟動(dòng)值為暫態(tài)電流保護(hù)的門檻值，該啟動(dòng)值可以保證保護(hù)的選擇性，在經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間延遲后，直流斷路器是否動(dòng)作是由低電壓保護(hù)決定的。保護(hù)動(dòng)作判據(jù)條件為

(10)

門檻值為

(11)

(12)

(13)

4 繼電保護(hù)改進(jìn)方案仿真驗(yàn)證

在PSCAD/EMTDC軟件中搭建含有電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電系統(tǒng)，如圖11所示。當(dāng)仿真設(shè)置在0.5 s時(shí)，直流線路不同位置發(fā)生金屬性極間短路故障，每段線路長(zhǎng)度為10 km。每條線路均接有一定負(fù)載。在正常工作狀態(tài)下，各條線路通過(guò)的電流大小為Iline1=0.35 kA，Iline2=0.252 kA，Iline3=0.157 kA。

由于線路3是該直流配電系統(tǒng)的末端線路，因此傳統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù)就可以滿足系統(tǒng)對(duì)線路3的需求，即線路3的保護(hù)整定值為正常最大工作電流的3～10倍，瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)應(yīng)當(dāng)是保護(hù)線路3的全長(zhǎng)。在這種情況下，時(shí)限過(guò)電流保護(hù)就作為線路3的后備保護(hù)。以上提出的保護(hù)方案在如圖11所示的系統(tǒng)中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了本文提出的含電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電系統(tǒng)繼電保護(hù)改進(jìn)方案能夠快速且準(zhǔn)確切除線路故障的有效性。暫態(tài)電流保護(hù)可以保護(hù)線路長(zhǎng)度的80%，可以無(wú)延時(shí)動(dòng)作。

隨著故障位置的遠(yuǎn)離，故障電流的上升速度也相應(yīng)降低，暫態(tài)電流保護(hù)的動(dòng)作在遠(yuǎn)距離線路的動(dòng)作時(shí)間會(huì)相應(yīng)變長(zhǎng)，可以滿足系統(tǒng)對(duì)保護(hù)速動(dòng)性的要求。此外，暫態(tài)電流啟動(dòng)的時(shí)限低電壓保護(hù)可以通過(guò)時(shí)間延遲保護(hù)線路全長(zhǎng)。該保護(hù)能夠在故障后的0.2 s左右動(dòng)作切除故障。該保護(hù)雖然動(dòng)作相對(duì)緩慢，能夠保證上下游線路之間的選擇性和可靠性，保證線路保護(hù)不誤動(dòng)。因此，對(duì)于電阻型超導(dǎo)限流器接入的直流配電系統(tǒng)，該保護(hù)方案能夠在短時(shí)間內(nèi)切除系統(tǒng)饋線故障，保證上下游線路保護(hù)的配合；該保護(hù)存在一定的不足，即過(guò)電流保護(hù)對(duì)過(guò)渡電阻較為敏感，該分析方法是在系統(tǒng)發(fā)生金屬性極間短路的情況下進(jìn)行的，如果故障過(guò)渡電阻發(fā)生變化，就會(huì)直接影響保護(hù)動(dòng)作時(shí)間及其可靠性。此外，對(duì)于含有分布式電源接入的直流配電系統(tǒng)而言，該暫態(tài)電流保護(hù)不帶有方向性，不能滿足多端電源系統(tǒng)，無(wú)法應(yīng)用，需要就過(guò)渡電阻不同的情況進(jìn)行更深入的研究。

圖11 電阻型超導(dǎo)限流器接入的直流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.11 Structure diagram of DC distribution system with access to resistive superconducting current limiter

5 結(jié) 語(yǔ)

電阻型超導(dǎo)限流器在直流配電系統(tǒng)中具有很好的限流效果，極其適合具有高上升速率和數(shù)值較大的系統(tǒng)。然而電阻型超導(dǎo)限流器的接入對(duì)系統(tǒng)原有繼電保護(hù)的配合產(chǎn)生了較大的影響。本文在詳細(xì)分析了電阻型超導(dǎo)限流器對(duì)直流配電系統(tǒng)故障特性和保護(hù)的影響基礎(chǔ)上，提出了暫態(tài)電流保護(hù)和暫態(tài)電流啟動(dòng)的時(shí)限低電壓保護(hù)方法，并在PSCAD/EMTDC軟件中對(duì)所提出的保護(hù)原理進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明該含電阻型超導(dǎo)限流器的直流配電系統(tǒng)繼電保護(hù)改進(jìn)方案能夠很好的保證上下游線路保護(hù)的配合。但是，過(guò)渡電阻變化的故障情況還需要進(jìn)一步深入研究。

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(編輯 侯世春)

Research on improvement scheme of relay protection in DC distribution system

YE Fengcai1, JIANG Yunlong2, JIANG Desheng3, LIU Yuchen4

(1. China Construction Second Engineering Bureau Co., Ltd., Tianjin Branch, Tianjin 300000, China; 2. State Grid Tianjin Electric Power Overhaul & Operation, Tianjin 300143, China; 3. Management Training Center of state Grid Heilongjiang Electric Power Co.,Ltd., Harbin 150030, China; 4. State Grid Shuangyashan Electric Power Supply Company, Shuangyashan 155100, China)

In order to ensure the safety of DC distribution system components, a resistive superconducting current limiter and its mathematical model are established. The influence of the access to the resistive superconducting current limiter on the fault characteristics of the DC distribution system is analyzed. The new transient overcurrent protection scheme based on current peak and transient time is proposed, and the proposed protection scheme is simulated in PSCAD/EMTDC software. The The simulation results show that the relay protection improvement scheme of the DC distribution system with resistive superconducting current limiter can quickly and accurately remove the line fault and ensure the selectivity and reliability between the upstream and downstream routes and no-malfunction of the line protection.

DC distribution system; relay protection; resistive superconducting current limiter; transient current

2017-01-04;

2017-05-15。

葉風(fēng)彩(1989—)，女，助理工程師，研究方向?yàn)锽IM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用。

TM772

A

2095-6843(2017)03-0229-06