低压直流配电网继电保护研究开题报告

保护问题是直流配电网稳定运行的关键问题，其结构和运行方式与传统交流配电网都有所不同，因此传统的交流配电保护策略并不完全适用于直流配电网。直流配电网的保护配置原则除需要满足交流配电网中可靠性、灵敏性、选择性、速动性这“四性”之外，还应满足可控性、安全性、可维护性等基本原则。目前对于直流配电网的保护研究，主要集中在保护设备、保护策略和故障诊断这三个方面。在保护设备方面，直流配电系统中的故障隔离设备主要有熔断器、隔离开关、直流断路器以及电力电子模块 PEBB（Power Electronic Building Block）4 类。

熔断器热容量小且不能自动恢复供电，故应用范围较为局限，目前主要应用于矿业、铁路牵引、蓄电池保护系统等方面。隔离开关属于纯机械开关，其主要缺点是无灭弧能力，不能带电分合闸，只能用于故障清除后停电情况下进行物理隔离。直流断路器是直流配电系统中的关键设备，已逐步替代熔断器和隔离开关。根据电流开断方式，直流断路器主要有机械式、固态及基于两者混合的直流断路器。目前已有一部分低压等级的机械式直流断路器被 ABB 公司开发并应用到舰船、地铁等应用直流系统的实际工程中。此外，由于 PEBB 技术具有灵活性、便捷性，能够实现多种功能，其具有的继电保护功能引起了众多学者的关注，目前已应用于舰船直流配电系统中，能够实现限制短路电流、快速隔离故障及短路后重构等功能，具有广泛的应用前景。

在保护策略方面，根据是否使用直流断路器可划分为含直流断路器的保护措施和不含直流断路器的保护措施。基于直流断路器的保护是利用直流断路器直接清除故障。Monti A等人提出一套可应用于多端直流配电系统的保护方案，利用直流断路器配合继电器快速检测并隔离故障。[13]同时采用 PEBB 设备和电力电子变换器来限制、中断故障电流，进一步提高系统的保护性能。该方案集通信、控制、保护于一体，可靠性高，速动性好，未来的保护发展方向也将类似于此。而不含直流断路器的保护则是利用交流侧断路器和直流侧隔离开关来切除和隔离故障。根据直流电流突变、直流功率或直流功率突变等方法来检测直流侧是否发生故障。[14]Tang L等人基于 VSC 的多端直流配电系统，故障发生后，断开交流侧断路器来断开故障电流，断开直流线路两端隔离开关来隔离故障线路，之后重合交流侧断路器，恢复无故障系统供电。此外，还可采用握手法来实现直流故障的定位和隔离。

在故障诊断方面，主要分为换流站内部故障、交流系统故障及直流系统故障，可以借鉴多端直流输电系统故障分析与判断方面的研究，通过分析交直流两侧故障之间的相互影响，提取出故障电流、电压等特征，依据不同特征判断识别不同故障类型，并据此提出可靠地保护方案。[15]BARAN ME等人对系统故障进行了分区处理，将系统分为交流电网侧、交流负载侧、直流电网侧、直流负载侧，通过监测每个区电流电压值来判断故障，并提出一套完备的保护方案。Zhang L也对故障诊断及处理方法做了探讨，但仍难以应用到工程中，准确的故障定位及处理方法仍是直流配电网中的关键问题。在交流保护方面，对其进行讨论的文献较少，关注度没有直流配网高。但直流系统故障必然会对交流系统产生影响，故一些学者基于交流系统功率变化，对交流系统的稳定性及基于突变量的保护问题也作了探讨。[16]

B、^范文提纲

一、绪论

（一）研究背景与意义

（二）研究方法与内容

二、相关理论介绍

（一）直流配电系统结构

（二）直流配电系统故障隔离装置

三、低压直流配电继电保护的基本动作策略

（一）告警

（二）移相

（三）故障重启

（四）调交流断路器

（五）微分欠压保护

（六）换流器闭锁

（七）直流电压不平衡保护

四、基于直流侧故障特征的保护方案

（一）电容电流变化率保护

（二）直流母线低压电压保护

（三）采用电阻型吵到限流器

五、总结与结论

C、参考文献

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