，因此，故障電流由流過兩側(cè)中性點的電流共同提供，受兩側(cè)接地電阻的影響。正極發(fā)生接地故障時，中性點電位跳變?yōu)檎龢O電壓的負(fù)值，對于1kV柔性直流配電系統(tǒng)，中性點電位跳變?yōu)?10kV，則流過兩端中性點接地電阻R的電流均為10/R，流過故障點的電流為20/R。
[0035]S3保障單極接地故障下系統(tǒng)持續(xù)運行的安全性，即單極接地故障下，系統(tǒng)可以持續(xù)運行而不對系統(tǒng)中的設(shè)備和周圍的環(huán)境造成影響，則故障入地電流值不能過大，再根據(jù)S2中確定的入地電流與接地電阻的關(guān)系，可確定接地電阻值應(yīng)不小于R1;
[0036]對于1kV柔性直流配電系統(tǒng)，考慮直流入地電流對城市地下管網(wǎng)的影響，以及變壓器直流偏磁的影響，并結(jié)合1kV交流配電網(wǎng)入地電流的相關(guān)要求，將單極接地故障下的入地電流限制在1A以下，則根據(jù)S2對應(yīng)的接地電阻值應(yīng)不小于2000 Ω，考慮一定的誤差和裕度，將此時接地電阻值取為2500 Ω。
[0037]S4為保證直流差動保護(hù)正確動作隔離故障，要求故障入地電流值不能太小，根據(jù)S2可確定在繼電保護(hù)正確動作的條件下，接地電阻值應(yīng)不大于R2;
[0038]當(dāng)直流線路差動保護(hù)精度小于5%時，保護(hù)將無法配置，因而不能保證繼電保護(hù)正確動作。針對本文研究的1kV直流配電系統(tǒng)，在額定功率下考慮裝置的精度誤差等問題，故障入地電流至少要在50?60A的水平下，才能正確配置差動保護(hù)。因此，接地電阻的值要求不大于400 Ω。
[0039]S5綜合S3和S4中對接地電阻的要求，當(dāng)札況時，接地電阻R取值滿足R !<R<R2;當(dāng)氏=R 2時，接地電阻值R = R1= R2;^ R^R2Bt,接地電阻采用電阻R:和R 3并聯(lián)的方案，通過真空開關(guān)控制電阻的投切，本實施例中&為2500，R 2為400，
[0040]本實施例中系統(tǒng)交流側(cè)聯(lián)接變壓器中性點經(jīng)接地電阻可用2500 Ω和500 Ω并聯(lián)的方案，通過真空開關(guān)控制電阻的投切，如圖4所示。在正常運行的情況下，投入單個阻值較大的電阻(2500Ω)，保證系統(tǒng)在單極故障持續(xù)入地電流在1A以下；發(fā)生直流單極接地故障后，延時l_2s時間，后并入阻值較小的電阻(500 Ω )，使得故障電流為50A，然后由差動保護(hù)判別出故障，隔離故障區(qū)域；故障隔離、系統(tǒng)進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)運行后，退出中性點并聯(lián)電阻。
[0041]新的穩(wěn)態(tài)運行方式應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)生故障的位置的不同而定，即切除故障區(qū)域后的系統(tǒng)的運行方式。
[0042]S6在PSCAD中建立系統(tǒng)的仿真模型，驗證接地方案的可行性。
[0043]針對本發(fā)明中1kV柔性直流配電系統(tǒng)接地方案，采用PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真分析軟件，建立了系統(tǒng)仿真模型，仿真分析單極接地故障下，接地電阻投切時對對系統(tǒng)電壓、電流特性的影響。設(shè)定1.0s時刻MMCl出口發(fā)生正極金屬性接地故障，1.0ls閉合真空開關(guān)，投入500Ω的并聯(lián)電阻，系統(tǒng)繼續(xù)運行0.1s后，切除并聯(lián)電阻，故障持續(xù)時間為0.3s。這一過程中，流過故障點的電流及流過聯(lián)接變壓器中性點的電流分別如圖5 (a)、圖5 (b)所示，聯(lián)接變壓器中性點對地、直流線路單極對地及直流電抗器兩端的電壓波形分別如圖6 (a)、圖6 (b)、圖6 (c)所示，在本發(fā)明提出的接地方案下，單極接地故障時，流過故障點的電流能夠滿足持續(xù)入地電流的要求，投入500 Ω的電阻后，能夠滿足繼電保護(hù)正確動作的要求，且接地電阻的切換不會在系統(tǒng)關(guān)鍵位置產(chǎn)生過電壓，因此接地方案可行。
[0044]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用柔性直流配電系統(tǒng)接地電阻方案的確定方法，其特征在于，包括如下步驟: SI根據(jù)柔性直流配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)交流側(cè)接地方式下，發(fā)生直流單極接地故障時的故障電流通路； S2根據(jù)SI中單極接地故障的電流通路，確定接地電阻與故障入地電流之間的關(guān)系； S3為保障單極接地故障下系統(tǒng)持續(xù)運行的安全性，確保入地電流不對周圍的地下管道和通訊系統(tǒng)造成影響，由此可確定故障入地電流限值，再根據(jù)S2中確定的入地電流與接地電阻的關(guān)系，可確定接地電阻值應(yīng)不小于R1; S4從保證直流差動保護(hù)準(zhǔn)確定位和正確動作隔離故障的角度，確定對故障入地電流的要求，再根據(jù)S2可確定在繼電保護(hù)正確動作的條件下，接地電阻值應(yīng)不大于R2; S5綜合S3和S4中對接地電阻的要求，當(dāng)札況時，接地電阻R取值滿足R ZIKR2^ R !=R2時，接地電阻值R = R: = R 2;當(dāng)R ^仏時，接地電阻采用電阻R R 3并聯(lián)的方案，通過真空開關(guān)控制電阻的投切； S6在PSCAD中建立系統(tǒng)的仿真模型，驗證接地方案的可行性，即驗證接地電阻值是否滿足S3和S4中入地電流的要求，若滿足則接地方案可以，不滿足則調(diào)整接地電阻的值，直至同時滿足S3和S4中電阻值要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)采用具有兩個獨立交流電源的“手拉手”主回路結(jié)構(gòu)，采用單極對稱的主接線形式，兩端換流器采用MMC結(jié)構(gòu)，交流側(cè)通過聯(lián)接變壓器與1kV交流系統(tǒng)相連，直流線路通過DC/AC變換器和直流變壓器DC/DC分別與交、直流負(fù)荷或交、直流微網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)直流配電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，SI中所述系統(tǒng)交流側(cè)接地方式是通過聯(lián)結(jié)變壓器中性點經(jīng)電阻接地實現(xiàn)的，具體聯(lián)接變壓器交流系統(tǒng)側(cè)采用三角形連接、閥側(cè)采用星形連接，中性點經(jīng)電阻接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，正常運行時，投入電阻R保證單極接地故障下入地電流不會太大，提高直流配電系統(tǒng)單極接地故障下的供電可靠性；單極接地故障發(fā)生后，投入電阻R3，使接地電阻值不大于R2，并保持I?2s，保證差動保護(hù)能夠定位故障位置，從而隔離故障，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入新的運行方式，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行；系統(tǒng)再次穩(wěn)定運行后，切除電阻R2，使得系統(tǒng)接地電阻恢復(fù)Rl。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電阻Rl及電阻R2通過系統(tǒng)等級電壓及故障時電流大小要求確定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用柔性直流配電系統(tǒng)接地電阻方案的確定方法，通過分析系統(tǒng)單極接地故障下故障電流的通路，確定直流配電系統(tǒng)單極接地故障下，接地電阻對故障入地電流的影響；分別從保證單極接地故障下系統(tǒng)持續(xù)運行安全性和直流差動保護(hù)正確動作的角度，確定入地電流的要求，從而分別確定對接地電阻的要求；綜合各方面對接地電阻的要求，提出中性點經(jīng)并聯(lián)電阻接地的接地方案。本發(fā)明提出的接地方案能夠提高柔性直流配電系統(tǒng)的供電可靠性，同時確保系統(tǒng)保護(hù)動作的靈敏性。
【IPC分類】H02H7/26
【公開號】CN105119251
【申請?zhí)枴緾N201510438488
【發(fā)明人】何秋萍, 韓永霞, 趙宇明, 姚森敬, 劉國偉
【申請人】華南理工大學(xué), 深圳供電局有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月23日