CN110581539B - 一种用于直流配电网的保护装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于直流配电网的保护装置及其保护方法。其中，该直流配电网包括：至少两个配电子网和至少一条母线连接线；任一配电子网包括：进线、至少一条母线和至少一条馈线，进线与至少一条母线电连接，至少一条母线与至少一条馈线电连接，任一母线连接线的两端分别与两个配电子网中的母线电连接；该用于直流配电网的保护装置包括：至少一个限流器，任一限流器设置在对应的母线连接线上，任一限流器用于在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。本发明实施例的技术方案可以将直流配电网的故障侧与非故障侧隔离，方便故障侧切除故障。

Description

一种用于直流配电网的保护装置及其保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种用于直流配电网的保护装置及其保护方法。

背景技术

典型“手拉手”和双端环网直流配电系统中，由于直流系统弱阻尼的特性，当一处馈线发生短路故障时，由于直流电流上升速度较快，远大于正常负荷电流，具有一处故障，全网感受的特征，从而造成一处短路故障，全网失电，直接影响直流配电系统的供电连续性和可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种用于直流配电网的保护装置及其保护方法，通过在母线连接线上设置限流器，在故障发生时，可以迅速抑制短路故障电流，迅速将故障侧与非故障侧隔离，降低故障侧与非故障侧之间的影响，降低故障侧对非故障侧造成的冲击，使非故障侧保持正常运行状态，降低非故障侧流入故障侧的电流，降低直流断路器等开关的断开电流，以方便故障切除。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于直流配电网的保护装置，

该直流配电网包括：至少两个配电子网和至少一条母线连接线；

其中，任一配电子网包括：进线、至少一条母线和至少一条馈线，进线与至少一条母线电连接，至少一条母线与至少一条馈线电连接，任一母线连接线的两端分别与两个配电子网中的母线电连接；

该用于直流配电网的保护装置包括：至少一个限流器，限流器与母线连接线一一对应，任一限流器设置在对应的母线连接线上，任一限流器用于在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

进一步地，限流器包括：超导限流器或液态金属限流器。

进一步地，任一配电子网还包括换流器，换流器的输入端与配电子网的供电端电连接，换流器的输出端与进线电连接，

用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块，故障定位模块与换流器电连接，故障定位模块用于识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号。

进一步地，用于直流配电网的保护装置还包括多个开关，故障定位模块与多个开关电连接，开关设置在对应的馈线上，故障定位模块还用于向与故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号；

开关用于在接收到故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开。

进一步地，开关包括机械式直流断路器、混合式直流断路器、固态直流断路器或电流注入式直流断路器。

进一步地，故障定位模块还用于在故障位置所在的馈线对应的开关分闸后，向故障位置所在的配电子网中的换流器发送解锁信号，之后向限流器发送退出限流模式的控制信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于本发明任意实施例提供的用于直流配电网的保护装置的保护方法，包括：

任一限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

进一步地，当任一配电子网还包括换流器，用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块时，

保护方法还包括：故障定位模块识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号。

进一步地，当用于直流配电网的保护装置还包括多个开关时，

保护方法还包括：故障定位模块向与故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号；

开关在接收到故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开。

进一步地，保护方法还包括：故障定位模块向故障位置所在的配电子网中的换流器发送解锁信号，之后向限流器发送退出限流模式的控制信号。

本发明实施例的技术方案通过在连接配电子网的母线连接线上设置限流器，以在直流配电网发生故障时，通过限流器的限流作用，可以将直流配电网的故障侧与非故障侧隔离，降低故障侧与非故障侧之间的影响，降低故障侧对非故障侧造成的冲击，使非故障侧保持正常运行状态，降低非故障侧流入故障侧的电流，方便故障侧切除故障，解决了由于直流系统弱阻尼的特性，当一处馈线发生短路故障时，由于直流电流上升速度较快，远大于正常负荷电流，具有一处故障，全网感受的特征，从而造成一处短路故障，全网失电，直接影响直流配电系统的供电连续性和可靠性的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于直流配电网的保护装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种液态金属限流器的剖面结构图；

图3为本发明实施例提供的一种发生故障时直流配电网的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种发生故障且限流器限流后的直流配电网的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种直流配电网的保护装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种发生故障且限流器限流，换流器闭锁后的直流配电网的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种故障切除后的直流配电网的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种内部母线连接线发生故障时直流配电网的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种用于直流配电网的保护方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图；

图12为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图；

图13为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种用于直流配电网的保护装置。图1为本发明实施例提供的一种用于直流配电网的保护装置的结构示意图。该用于直流配电网的保护装置包括：至少一个限流器10。其中，该直流配电网包括：至少两个配电子网20和至少一条母线连接线30。图1示例性的画出两个配电子网的情况，即第一配电子网20-1和第二配电子网20-2，本发明实施例对于配电子网的数目不作限定，可根据需要进行设定，例如还可以是三个或更多，任意两个配电子网之间通过母线连接线电连接。

其中，任一配电子网20包括：进线21、至少一条母线22和至少一条馈线23，进线21与至少一条母线22电连接，至少一条母线22与至少一条馈线23电连接，任一母线连接线30的两端分别与两个配电子网20中的母线22电连接；

限流器10与母线连接线30一一对应，任一限流器10设置在对应的母线连接线30上，任一限流器10用于在对应的母线连接线30上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线30上的电流。

其中，该直流配电网可以是中压直流配电网，例如母线电压可以是10千伏。该直流配电网可以是手拉手型直流配电网或双端环网。图1示例性的画出直流配电网为手拉手型直流配电网的情况。任一配电子网的进线21分别接有电源，示例性的，如图1所示，第一配电子网20-1中的进线21与第一电源连接，第二配电子网20-2中的进线21与第二电源电连接。馈线23可以与负载电连接，该负载可包括降压型DC-DC开关变换器。该限流器10可以是双向限流器，即不论位于限流器10的哪一侧的配电子网发生故障，不论故障电流的方向是从第一配电子网20-1流向第二配电子网20-2，还是从第二配电子网20-2流向第一配电子网20-1，限流器10均可以实现故障限流的作用。可选的，用于直流配电网的保护装置还包括至少一个第一电流检测模块，第一电流检测模块与母线连接线一一对应，第一电流检测模块与对应的限流器电连接，第一电流检测模块用于检测对应的母线连接线上的电流，当检测到母线连接线上电流大于或等于第一预设电流时，向对应的限流器发送控制限流器进入限流模式的控制信号。示例性的，该限流器包括并联连接的限流电阻和直流断路器，通过控制直流断路器的分闸，控制限流器进入限流模式，故障电流将流过限流电阻；通过控制直流断路器的合闸，控制限流器退出限流模式，限流电阻被短路，正常运行时的电流将流过合闸的直流断路器。控制限流器进入限流模式的控制信号可以是控制限流器的直流断路器分闸的信号。控制限流器退出限流模式的控制信号可以是控制限流器的直流断路器合闸的信号。可选的，限流器10包括：超导限流器或液态金属限流器。限流器还可以包括混合式超导限流器，混合式超导限流器包括超导限流器及其他器件，例如快速机械开关等，需要设置第一电流检测模块等控制模块，通过控制快速机械开关的导通与关断，以实现限流模式的开启和退出。限流器还可以包括混合式液态金属限流器，即包括液态金属限流器及其他器件，例如快速机械开关、电阻等，需要设置第一电流检测模块等控制模块，通过控制快速机械开关的导通与关断，以实现限流模式的开启和退出。

限流器可以是自适应限流器，例如可以是超导限流器或液态金属限流器，自身阻值可以随电流变化，自动进入或退出限流模式，无需设置第一电流检测模块，以控制限流模式的开启和退出。超导限流器可包括超导体线圈，将超导体线圈的两端接入母线连接线上。需要说明的是，超导体具有零电阻特性、迈斯纳(Meissner)效应和约瑟夫森(Josephson)效应这三大基本特性，临界温度、临界磁场以及临界电流是超导体的三个重要参数。温度、磁场及电流中的任一参数超过临界值，超导磁体都会发生相变，成为常导体，此过程称为失超。温度、磁场及电流三者需要同时满足小于临界值，才能达到超导状态。保持超导体的工作温度不变，只有当流过超导体的电流降到恢复电流以下时，超导体才能稳定地恢复为超导态。当流过超导限流器的电流大于第一预设电流(可以是其电流临界值)时，超导限流器的超导体将会失超，阻值变大，耗能增大，温度上升，阻值持续增大，电流将减小，耗能会减小，温度开始下降，当温度下降到温度临界值时，恢复为超导状态。温度下降至温度临界值需要秒级的温度恢复时间，在这段时间内足够完成故障清除。

图2为本发明实施例提供的一种液态金属限流器的剖面结构图。液态金属限流器可包括外壳1、密封盖7和位于外壳两端的两个相对的电极5，可将两个电极5分别接入母线连接线上，外壳1的腔体中盛有液态金属4以及空气8，腔体中设置有至少一个绝缘隔板6，绝缘隔板6位于两个电极5之间，绝缘隔板6上设置有通孔3，液态金属4位于绝缘隔板6和电极5之间，至少一个电极5上设置有陶瓷片2。液态金属限流器未限流时，液态金属4可以漫过通孔3，两个电极5经液态金属4电连接，阻值较小；当流过液态金属限流器的电流大于第一预设电流时，或者，流过液态金属限流器的电流的上升速率大于预设阈值时，由于液态金属限流器中的液态金属4有自收缩的效应，液态金属4收缩，使得液态金属4的液面下降，低于通孔3的高度，通孔3处无液态金属4，在通孔3处形成空气电弧，电弧电压有一定的限流作用，可以抑制电流，等液态金属4恢复原态，液态金属4的液面上升高于通孔3的高度，液态金属限流器退出限流模式。液态金属4恢复原态需要秒级的恢复时间，在这段时间内足够完成故障清除。

直流配电网未发生故障时，母线连接线30上的电流小于第一预设电流，限流器10无需限流，限流器10相当于导线或小电阻，整个直流配电网正常运行。第一预设电流大于直流配电网正常运行时流过母线连接线30上的电流，第一预设电流可根据需要进行设置，本发明实施例对此不作限定。图3为本发明实施例提供的一种发生故障时直流配电网的结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种发生故障且限流器限流后的直流配电网的结构示意图。图3和图4示例性的画出第一配电子网20-1发生故障时的情况，以短路故障为例，该短路故障可以是单极接地短路故障或双极接地短路故障，当直流配电网在故障点a发生故障时，从第一电源和第二电源分别流出故障电流分量I_F1和I_F2，合成故障电流I_F注入故障点a，故障电流分量I_F1和I_F2以及故障电流I_F迅速增大，故障侧短路电流和母线连接线电流迅速上升，使得在与限流器10对应的母线连接线30上的电流大于或等于第一预设电流时，限流器10进入限流模式，以限制母线连接线30上的电流(图3中用较粗的虚线表示电流I_F2未被限制，图4中用较细的虚线表示电流I_F2被限制)，从而抑制第二配电子网20-2向第一配电子网20-1注入的电流的大小，抑制故障点的短路电流峰值，可以降低短路故障对非故障侧的影响，同时降低短路故障对直流配电系统造成的冲击，非故障侧变成单向辐射网继续正常工作，同时避免系统保护失去选择性，大大的增加了直流配电系统的可靠性和供电连续性。

本实施例的技术方案通过在连接配电子网的母线连接线上设置限流器，以在直流配电网发生故障时，通过限流器的限流作用，可以将直流配电网的故障侧与非故障侧隔离，降低故障侧与非故障侧之间的影响，降低故障侧对非故障侧造成的冲击，使非故障侧保持正常运行状态，降低非故障侧流入故障侧的电流，方便故障侧切除故障，解决了由于直流系统弱阻尼的特性，当一处馈线发生短路故障时，由于直流电流上升速度较快，远大于正常负荷电流，具有一处故障，全网感受的特征，从而造成一处短路故障，全网失电，直接影响直流配电系统的供电连续性和可靠性的问题。

本发明实施例提供又一种用于直流配电网的保护装置。图5为本发明实施例提供的又一种直流配电网的保护装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，任一配电子网20还包括换流器24，换流器24的输入端In1与配电子网20的供电端V1电连接，换流器24的输出端Out1与进线21电连接；用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块40，故障定位模块40与换流器24电连接，故障定位模块40用于识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网20中的换流器24发送闭锁信号。

其中，配电子网的供电端V1输入的电压可以是交流电压或直流电压。若配电子网的供电端V1输入的电压为交流电压，换流器24可以是整流器，用于将配电子网的供电端V1输入的交流电压转换成直流电压输出至进线21；若配电子网的供电端V1输入的电压为直流电压，换流器24可以是DC-DC开关变换器，用于将配电子网的供电端V1输入的直流电压进行升压或降压变换后输出至进线21。未发生故障时，换流器24输出所需的电压和电流，为直流配电网供电。发生故障时，限流器10会迅速进入限流模式，故障定位模块40识别故障位置需要一定的时间，在故障定位模块40识别故障位置之后，可向故障位置所在的配电子网20中的换流器24发送闭锁信号，换流器24接收到闭锁信号后，将停止输出电压或电流，从而可以进一步降低流入故障点的电流。图6为本发明实施例提供的一种发生故障且限流器限流，换流器闭锁后的直流配电网的结构示意图。故障定位模块40可以是通过现有技术中采用的故障定位方法和装置实现，例如可以是采用行波保护原理实现的故障定位方法和装置。

可选的，在上述实施例的基础上，如图5和图6所示，故障定位模块40可包括信号处理与控制单元41和多个第二电流检测模块42，以形成网络保护。信号处理与控制单元41可与多个第二电流检测模块42电连接。任一馈线23上可设置至少两个第二电流检测模块42，示例性的，在任一馈线23的两端分别设置一个第二电流检测模块42。信号处理与控制单元41可根据差动保护原理，通过接收各馈线上的第二电流检测模块42检测到的电流，判断馈线23是否发生故障，从而识别故障位置。示例性的，若馈线23未发生短路故障，则馈线23两端的第二电流检测模块42检测到的电流相等；若馈线23发生短路故障，电流将注入故障点，则在故障点两侧的第二电流检测模块42检测到的电流不相等。

可选的，用于直流配电网的保护装置还包括多个第二开关，设置在对应的进线21上，故障定位模块40还用于识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网20中的第二开关发送分闸信号。第二开关用于在接收到故障定位模块40发送的分闸信号时，分闸。在故障定位模块40识别故障位置之后，可向故障位置所在的配电子网20中的换流器24发送闭锁信号，或向故障位置所在的配电子网20中进线21上的第二开关发送分闸信号，通过分闸第二开关或使换流器闭锁，可以进一步降低流入故障点的电流。

本发明实施例提供又一种用于直流配电网的保护装置。在上述实施例的基础上，如图5所示，用于直流配电网的保护装置还包括多个开关50，故障定位模块40与多个开关50电连接，开关50设置在对应的馈线23上，故障定位模块40还用于向与故障位置所在的馈线23对应的开关50发送分闸信号；开关50用于在接收到故障定位模块40发送的分闸信号，且在与其对应的馈线23上的电流小于或等于第二预设电流时，分闸。

其中，未发生故障时，所有开关导通，直流配电网正常运行。发生故障时，限流器10先进行限流，在故障定位模块40识别故障位置之后，再分闸第二开关或使换流器闭锁，以使故障点所在馈线上的电流减小，以降低开关50的分断电流，当接收到故障定位模块40发送的分闸信号，且监测到故障位置所在的馈线23上的电流小于或等于第二预设电流时，控制故障位置所在的馈线23上的开关50断开，从而清除故障，如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种故障切除后的直流配电网的结构示意图。可选的，开关50包括机械式直流断路器、混合式直流断路器、固态直流断路器或电流注入式直流断路器。第二预设电流可以是馈线的额定电流的5倍，通过降低直流断路器的分断电流，可以降低直流断路器的制造成本。

可选的，在上述实施例的基础上，故障定位模块40还用于在故障位置所在的馈线23对应的开关50断开后，向故障位置所在的配电子网20中的换流器24发送解锁信号，之后向限流器10发送退出限流模式的控制信号，避免线路中仍存在预伏故障的情况下，过早使限流器退出限流模式，对非故障侧的电网造成冲击。

其中，换流器24接收到解锁信号后，将输出所需的电压和电流，实现正常供电。限流器10接收到退出限流模式的控制信号时，限流器10将不再限制流过母线连接线30上的电流。

图8为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护装置的结构示意图。图8示例性的画出直流配电网为双端环网的情况，两个配电子网可通过至少两个母线连接线电连接，至少两条母线连接线连接到不同的母线上。需要说明的是，任一配电子网中的母线的个数可以是多个，母线之间通过内部母线连接线电连接。内部母线连接线上可以设置第三开关53和第三电流检测模块54，该第三开关53和第三电流检测模块54可以与信号处理与控制单元41电连接，信号处理与控制单元41可根据差动保护原理，通过内部母线连接线上的第三电流检测模块54检测到的电流，判断内部母线连接线是否故障，若内部母线连接线故障，则向内部母线连接线上的第三开关53发送分闸信号，进而切除故障。配电子网中的内部母线连接线与馈线上发生短路故障的工作原理类似，内部母线连接线上发生故障时，如图9所示，图9为本发明实施例提供的一种内部母线连接线发生故障时直流配电网的结构示意图，限流器10先进行限流，在故障定位模块40识别故障位置之后，再使第二开关52断开或使换流器24闭锁，以使故障点所在内部母线连接线上的电流减小，以降低第三开关53的分断电流，当监测到故障位置所在的内部母线连接线上的电流小于或等于第二预设电流时，控制故障位置所在的内部母线连接线上的第三开关53断开，从而清除故障。内部母线连接线发生故障时，故障点两端的第三开关53均需断开，以避免内部母线连接线两侧的母线向故障点注入故障电流。若馈线发生故障，需断开故障点与母线之间的开关。需要说明的是，图8中第二开关52、第三开关53、第三电流检测模块54均与故障定位模块中的信号处理与控制单元41电连接，为避免线路过多影响示图，图中未示出。信号处理与控制单元41可包括处理器或逻辑控制电路等。第一电流检测模块、第二电流检测模块和第三电流检测模块可以包括电流互感器等。

本发明实施例提供一种用于直流配电网的保护方法。图10为本发明实施例提供的一种用于直流配电网的保护方法的流程图。该用于直流配电网的保护方法基于本发明任意实施例提供的用于直流配电网的保护装置实现。该方法包括：

步骤110、任一限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

其中，参见图1、图3至图4所示，在未发生故障时，母线连接线30上的电流小于第一预设电流，限流器10不会进入限流模式；当故障发生时，母线连接线30上的电流迅速增大，可通过第一电流检测模块检测母线连接线30上的电流，当第一电流检测模块监测到对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，向限流器10发送进入限流模式的控制信号，以限制对应的母线连接线30上的电流，将直流配电网的故障侧与非故障侧隔离，降低故障侧与非故障侧之间的影响，降低故障侧对非故障侧造成的冲击，使非故障侧保持正常运行状态，降低非故障侧流入故障侧的电流，降低故障点的短路电流峰值，方便故障侧切除故障，解决了由于直流系统弱阻尼的特性，当一处馈线发生短路故障时，由于直流电流上升速度较快，远大于正常负荷电流，具有一处故障，全网感受的特征，从而造成一处短路故障，全网失电，直接影响直流配电系统的供电连续性和可靠性的问题。

本发明实施例提供的用于直流配电网的保护方法基于上述实施例中的用于直流配电网的保护装置实现，因此本发明实施例提供的用于直流配电网的保护方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例提供又一种用于直流配电网的保护方法。图11为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图。在上述实施例的基础上，当任一配电子网还包括换流器，用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块时，该方法包括：

步骤210、任一限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

步骤220、故障定位模块识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号。

其中，未发生故障时，换流器24输出所需的电压和电流，为直流配电网供电。如图6所示，发生故障时，换流器24接收到闭锁信号后，将停止输出电压或电流，从而可以进一步降低流入故障点的电流。

本发明实施例提供又一种用于直流配电网的保护方法。图12为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图。在上述实施例的基础上，当用于直流配电网的保护装置还包括多个开关时，该方法包括：

步骤310、任一限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

步骤320、故障定位模块识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号。

步骤330、故障定位模块向与故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号。

其中，未发生故障时，所有开关50导通，直流配电网正常运行。故障定位模块40识别故障位置后，向与故障位置所在的馈线23对应的开关50发送分闸信号。

步骤340、开关在接收到故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开。

其中，当开关50接收到故障定位模块40发送的分闸信号，说明开关50所在的馈线23上发生故障，故需要断开开关50，由于限流器10的限流作用和换流器24的闭锁功能，使得故障馈线上的故障电流大大降低，当故障馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，即当电流降至开关50的开断能力范围以内之后，使开关50断开，可以降低开关的分断电流的能力，从而减低开关的制造成本。

本发明实施例提供又一种用于直流配电网的保护方法。图13为本发明实施例提供的又一种用于直流配电网的保护方法的流程图。在上述实施例的基础上，该方法包括：

步骤410、任一限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流。

步骤420、故障定位模块识别故障位置，并向故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号。

步骤430、故障定位模块向与故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号。

步骤450、开关在接收到故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开。

步骤450、故障定位模块向故障位置所在的配电子网中的换流器发送解锁信号。

其中，在故障清除后，向原发生故障的配电子网中的换流器24发送解锁信号，以使换流器24输出所需的电压和电流。如果此时故障定位模块40

步骤460、故障定位模块向限流器发送退出限流模式的控制信号。

其中，在故障清除后，在原故障侧的换流器24解锁后，控制限流器10退出限流模式，使直流配电网正常工作。

本发明实施例将限流器设置在母线连接线上，可以将故障侧和非故障侧隔离，使非故障侧可以持续正常运行，而与将限流器设置在换流器的输出端的方案相比，将限流器设置在换流器的输出端，在故障发生时，由于直流系统弱阻尼的特性，当一处馈线发生短路故障时，由于直流电流上升速度较快，故障侧和非故障侧的限流器将一同进入限流模式，无法将故障侧和非故障侧隔离，非故障侧无法正常运行，造成“手拉手”和双端环网等配电系统供电可靠性和连续性下降。

需要说明的是，由于直流配电网的短路电流上升速度快，峰值高，不存在自然过零点，直流断路器相比于传统交流断路器，设计难度大。正常工作状态下，直流断路器需要承载系统额定电流；在短路故障发生时，能够快速分断故障支路，并吸收存储在故障支路电感中的能量，抑制系统过电压。直流断路器开断短路电流越高，整体对器件能力要求较高，直流断路器制造成本较高，造成直流配电网建设成本高。

具体工作过程：当某条负荷支路发生短路故障后，过电流保护先控制母线连接线上的限流器先动作，抑制非故障侧电源向故障点注入电流，经过一个1-2ms的短暂延迟后，非故障侧电流由于限流器的作用恢复至正常水平，非故障侧配电系统恢复正常运行状态。经过5-10ms后由故障定位模块完成故障点定位后，故障侧换流器闭锁，故障网侧短路电流开始下降，等到故障点短路电流降至额定电流的5倍以内时，故障点直流断路器动作完成故障切除，闭锁换流器解锁，恢复正常工作状态，限流器退出运行，系统恢复正常供电。发生故障时，非故障侧换流阀不发生闭锁，整个故障过程不影响非故障侧的负荷供电连续性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种用于直流配电网的保护装置，其特征在于，

该直流配电网包括：至少两个配电子网和至少一条母线连接线；

其中，任一所述配电子网包括：进线、至少一条母线和至少一条馈线，所述进线与所述至少一条母线电连接，所述至少一条母线与所述至少一条馈线电连接，任一所述母线连接线的两端分别与两个所述配电子网中的母线电连接；

该用于直流配电网的保护装置包括：至少一个限流器，所述限流器与所述母线连接线一一对应，任一所述限流器设置在对应的母线连接线上，任一所述限流器用于在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流，以通过所述限流器的限流作用，将所述直流配电网的故障侧与非故障侧隔离；在对应的母线连接线上的电流小于第一预设电流时，不进入限流模式；

所述限流器包括：超导限流器或液态金属限流器，或者，所述限流器包括并联连接的限流电阻和直流断路器；

任一所述配电子网还包括换流器，所述换流器的输入端与所述配电子网的供电端电连接，所述换流器的输出端与所述进线电连接，

所述用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块，所述故障定位模块与所述换流器电连接，所述故障定位模块用于识别故障位置，并向所述故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号；

所述用于直流配电网的保护装置还包括多个开关，所述故障定位模块与所述多个开关电连接，所述开关设置在对应的馈线上，所述故障定位模块还用于向与所述故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号；

所述开关用于在接收到所述故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开；

所述故障定位模块还用于在所述故障位置所在的馈线对应的开关分闸后，向所述故障位置所在的配电子网中的换流器发送解锁信号，之后向所述限流器发送退出限流模式的控制信号。

2.根据权利要求1所述的用于直流配电网的保护装置，其特征在于，所述开关包括机械式直流断路器、混合式直流断路器、固态直流断路器或电流注入式直流断路器。

3.一种基于权利要求1-2任一所述的用于直流配电网的保护装置的保护方法，其特征在于，包括：

任一所述限流器在对应的母线连接线上的电流大于或等于第一预设电流时，进入限流模式，以限制对应的母线连接线上的电流；

当任一所述配电子网还包括换流器，所述用于直流配电网的保护装置还包括故障定位模块时，

所述保护方法还包括：所述故障定位模块识别故障位置，并向所述故障位置所在的配电子网中的换流器发送闭锁信号；

当所述用于直流配电网的保护装置还包括多个开关时，

所述保护方法还包括：所述故障定位模块向与所述故障位置所在的馈线对应的开关发送分闸信号；

所述开关在接收到所述故障定位模块发送的分闸信号，且在与其对应的馈线上的电流小于或等于第二预设电流时，断开；

所述保护方法还包括：所述故障定位模块向所述故障位置所在的配电子网中的换流器发送解锁信号，之后向所述限流器发送退出限流模式的控制信号。

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