柔性直流配網(wǎng)繼電保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)評述

柔性直流配網(wǎng)(Flexible Distribution Network，F(xiàn)DN)在消納分布式能源、提高能源利用效率和提升電能質(zhì)量方面展現(xiàn)出交流配電所不具備的優(yōu)勢已成為學(xué)者的研究熱點[1-5]。我國成功建成多個智能配電網(wǎng)示范工程，去年8月國網(wǎng)杭州市供電公司負(fù)責(zé)的靠前智能直流配網(wǎng)在杭州江東新城通過運行考驗，同年9月南網(wǎng)貴州電力科學(xué)研究院的五端直流配電示范工程已建成。由于直流配網(wǎng)存在工況和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、交直流互聯(lián)、開環(huán)、閉環(huán)共存等現(xiàn)象，使得故障的隨機(jī)特性、非線性特性增強(qiáng)、耦合因素增多，使得故障形式和保護(hù)配置相對復(fù)雜，使得保護(hù)的選擇性難以保證。目前，直流配網(wǎng)中的故障主要分為交流系統(tǒng)側(cè)、換流變壓器、換流器、直流系統(tǒng)側(cè)故障。與傳統(tǒng)交流配網(wǎng)相比，直流配網(wǎng)需特別關(guān)注換流變壓器、換流器、直流系統(tǒng)側(cè)的故障[6]。換流變壓器同常規(guī)電力變壓器類似有本體保護(hù)，也配置各種主保護(hù)和后備保護(hù)。主要配置換流變壓器及引線差動保護(hù)(簡稱大差保護(hù))，換流變壓器差動保護(hù)(簡稱小差保護(hù))、繞組差動保護(hù)等。換流器在直流工程中起著整流、逆變的樞紐作用，是*為關(guān)鍵的元件之一。換流器區(qū)的故障類型主要包括：逆變器的換相失敗故障、主接線回路短路、換流閥本體及其控制系統(tǒng)故障以及過電壓、過電流等故障。根據(jù)保護(hù)原理的不同主要分為差動保護(hù)組、諧波保護(hù)組、觸發(fā)保護(hù)組、電壓、電流保護(hù)組和換流閥本體保護(hù)組等。由于柔性直流配網(wǎng)分支眾多、線路短，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，線路故障約占整個直流系統(tǒng)故障總數(shù)的50%，是*主要的故障類型。常見的故障有雙極短路故障、單極接地故障和斷線故障。其中雙極短路故障對系統(tǒng)危害*嚴(yán)重[7-10]。

傳統(tǒng)保護(hù)原理的研究已接近極限，隨著配網(wǎng)架構(gòu)的日益復(fù)雜，對保護(hù)控制功能要求高，使得保護(hù)整定配合困難。應(yīng)用配電物聯(lián)網(wǎng)、移動通信技術(shù)、新一代人工智能等主流技術(shù)，給直流配網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)，文章將從配網(wǎng)故障與保護(hù)配置現(xiàn)狀、故障電氣量特征與保護(hù)原理、繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢這三個層次介紹柔性直流配網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展情況。