柔性中压直流配电网的新型电流差动保护方案

刘 静， 吕 睿

(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院， 北京 100083)

近年来，化石能源短缺以及环境污染问题日益突出，世界各国越来越重视可再生能源的开发利用，比如光伏、风电。伴随着配电网中分布式可再生能源的大量接入，再加上风电、光伏等可再生能源发电的波动性，导致潮流均衡协调控制愈发复杂，如何保证含分布式能源配电网的安全可靠已然成了一大难题[1]。而基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性中压直流配电网被认为是一种解决分布式能源接入问题的有效技术方案[2-3]。

对于多电平换流器并网的直流配电网，故障电流上升快且不存过零点，换流站中的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar translator，IGBT)等电力电子期间受到电流冲击时极易发生损坏，这对直流配电网的继电保护系统提出了极高的要求[4-5]。现有的直流系统主要利用行波保护作为主保护，但是其在发生高阻故障、电压变化很小时的可靠性不高，需要利用电流差动保护作为后备保护[6]。目前应用的电流差动保护，由于受到故障初期分布电容电流的干扰，保护会先延时一段时间，此后的保护装置动作本身就需要500 ms左右的延时，这意味着即使保护能够正确动作，从发生故障到保护装置动作也需要大约1 s的延时[7-8]。这段延时可能会导致故障电流上升到较大值，而触发换流站处的保护，导致在电流差动保护动作前换流站就已经闭锁，扩大故障停电范围。

为了避免这个问题，中外学者已经进行了相关研究。……