直流配电系统故障分析与保护原理研究

DC distribution system is of high power quality, large transmission capacity and low cost, coincident with the tendency of smart distribution system in 21 century. It is suitable for the multipoint-access of DG and the development of DC household appliance and DC ecological residence. Relay protection is one of the key technologies of DC distribution system development. Aiming at the complicated control system, various fault and topology with DG in new DC distribution system, key science and technology problem of fault analysis and protection in DC distribution system is going to be studied. A fault analysis method of DC distribution system is going to be proposed in this project through researching the fault mechanism of DC distribution system, based on the research on electromagnetic transient model of sources and load in DC distribution system. Besides, a new theory of fault detection and location of DC distribution system is going to be studied. At last, a combined points-line-area protection scheme of DC distribution system with DG is going to be presented, through the study of new protection theory and integration strategy of protection and control method of DC distribution system. The achievement of this project can be the theory basis and technical support for development of DC distribution system.

直流配电系统具有高电能质量、高传输容量和低停电成本的特点，能适应分布式电源多点接入，可促进直流家电和"直流生态住宅"的发展，是配电领域新的发展方向，符合21世纪智能配电系统发展趋势。继电保护技术是直流配电系统发展的关键技术之一。本项目面向新型直流配电系统，针对控制系统复杂、故障数量多和分布式电源接入导致网络拓扑结构多变的特性，重点研究直流配电系统故障分析和继电保护中的关键科学与技术问题。本项目在研究直流配电系统电源和负荷电磁暂态模型基础上，研究直流配电系统故障机理，提出适用于直流配电系统的故障分析方法；研究不接地直流配电系统接地故障检测、定位新原理；研究直流配电系统新的保护原理和保护、控制集成策略，提出适应分布式电源接入的基于"点、线、面"相结合的直流配电系统保护方案。本项目的研究成果为直流配电系统的发展提供理论基础和技术支撑。

分布式电源的大规模推广促进直流技术的发展，直流配电系统适合分布式电源的多点接入，是21 世纪智能配电系统发展趋势，而继电保护技术是直流配网发展的关键技术之一。.本项目通过建立直流网络中电源和负荷电磁暂态模型，开展了直流配电系统故障特征和机理的研究；研究了不接地直流配电系统接地故障检测、定位原理；进而提出适用于直流系统的两段式电流保护，针对电流保护在复杂的网络拓扑结构和运行方式下难以满足选择性、灵敏性的要求，项目又提出了适用于直流配网的基于R-L模型的距离保护与电流差动保护相配合的综合保护方案。.鉴于配网中电子器件诸如IGBT、二极管耐受过电流能力弱的特点，本项目对电阻型超导限流器接入配电系统的故障特征开展了严密分析，在此基础上提出了基于电流峰值与到达峰值所用时间比值的暂态过电流保护，以及暂态电流启动的限时低电压保护，并在考虑大过渡电阻的情景下，进一步提出基于通信的电流突变量保护。本项目对直流配网的保护进行了全方位的研究并提出多种保护新原理和保护方案，为直流配网的发展和应用提供了理论支撑。