低压直流配电系统的保护配置系统的制作方法

本实用新型涉及一种低压直流配电系统的保护配置系统。

背景技术：

随着新能源技术的不断发展和用户对电能质量要求的不断提高，传统配电系统面临新的挑战。直流配电技术在消纳新能源及提升供电可靠性方面的优势受到了越来越多的关注。直流配电系统无论是故障类型还是故障后果与交流配电网都有不同，目前直流断路器是直流配电网常用的保护手段，但由于缺乏成熟、经济的直流断路器和实际运行经验，直流系统保护目前成为制约直流配电系统发展的关键技术问题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种工作效果好的低压直流配电系统的保护配置系统。

本实用新型的技术解决方案是：

一种低压直流配电系统的保护配置系统，其特征是：直流母线分为600VDC和220VDC，其中600VDC母线通过双向AC/DC虚拟同步机与交流380V母线连接；光伏和储能分别通过DC/DC变换器与600VDC母线相连；220VDC母线通过DC/DC与600VDC母线相连。600VDC和220VDC母线分别通过馈线连接支路负荷；

保护装置配置如下：

（1）600VDC进线保护装置

主保护区段为双向AC/DC虚拟同步机至600VDC母线，同时为母线及馈出支路提供后备；采用数字式低压直流支路保护装置，配置速断、二段电流上升率、二段低压过流、电流积分、过电压、低电压、开关量联锁保护；

（2）600VDC馈出线或支路保护配置

主保护区段为本线路；采用数字式低压直流支路保护装置，配置速断、二段电流上升率、二段低压过流、电流积分、过电压、低电压、开关量联锁保护；对于光伏支路，加配逆功率保护，其电流方向由光伏指向母线；对于储能支路不设方向；对于充电桩及远端负荷回路保护方向由母线指向负荷；

（3）600V DC系统接地保护配置

采用数字式低压直流绝缘与接地保护装置，配置接地阻抗保护、漏电流保护、电压不平衡保护；

（4）600VDC母线保护装置

采用数字式低压直流母线保护装置，配置差动保护、低电压保护、过电压保护；

（5）220VDC母线支路保护装置

采用采用数字式低压直流支路保护装置与主动式保护装置配合，对于惯性负荷或者其他可能导致电流方向发生变化的负荷，采用带逆功率保护的数字式低压直流支路保护装置；其余负荷采用主动式保护装置，配备短路保护、环网保护、交直流混接保护、绝缘和接地保护功能。

本实用新型采用数字式保护方式，继承传统交流微机保护的优点，可以可靠、快速、灵敏、有选择地将故障元件从直流配电网中切除；以微型处理器或数字信号处理器（DSP）为核心，融入信号变换、采样、计算、逻辑判断、执行输出及其他通信等辅助功能，实现对电力系统的故障预警及快速隔离功能；针对不同类型线路提供不同类型的保护功能，实现针对特定类型故障的有效保护；采用一二次融合方式的设计方式，其中通信采用485接口或以太网接口的标准Modbus协议，装置面板上带有大屏幕LCD显示器，以数据和图形方式动态显示主要指标参数，设有操作键盘，可对装置硬件时钟进行设置，对监测参数进行设置、修改和查看，并设有保护密码，实现保护装置的智能化运行；系统内保护装置采用模块化设计，提高系统结构紧凑性；保护装置具备GPS对时功能，保持与远方管理中心的时钟一致。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是低压直流配电系统拓扑图。

图2是低压直流数字式保护硬件示意图。

图3是保护系统示意图。

具体实施方式

一种低压直流配电系统的保护配置系统，直流母线分为600VDC和220VDC，其中600VDC母线通过双向AC/DC虚拟同步机与交流380V母线连接；光伏和储能分别通过DC/DC变换器与600VDC母线相连；220VDC母线通过DC/DC与600VDC母线相连。600VDC和220VDC母线分别通过馈线连接支路负荷；

保护装置配置如下：

（1）600VDC进线保护装置

主保护区段为双向AC/DC虚拟同步机至600VDC母线，同时为母线及馈出支路提供后备；采用数字式低压直流支路保护装置，配置速断、二段电流上升率、二段低压过流、电流积分、过电压、低电压、开关量联锁保护；当保护动作出口跳闸时，跳开本段开关时，合上600VDC母联；考虑到功率的双向流动，所有保护均不带方向；

（2）600VDC馈出线或支路保护配置

主保护区段为本线路；采用数字式低压直流支路保护装置，配置速断、二段电流上升率、二段低压过流、电流积分、过电压、低电压、开关量联锁保护；对于光伏支路，加配逆功率保护，其电流方向由光伏指向母线；对于储能支路不设方向；对于充电桩及远端负荷回路保护方向由母线指向负荷；当保护动作出口跳闸时，只跳本支路开关；

（3）600V DC系统接地保护配置

采用数字式低压直流绝缘与接地保护装置，配置接地阻抗保护、漏电流保护、电压不平衡保护，所有保护动作时只发告警信号；

（4）600VDC母线保护装置

采用数字式低压直流母线保护装置，配置差动保护、低电压保护、过电压保护，差动保护动作时将跳开母线上所有进出线支路开关，其余只发告警信号；

（5）220VDC母线支路保护装置

采用采用数字式低压直流支路保护装置与主动式保护装置配合的方式，对于惯性负荷或者其他可能导致电流方向发生变化的负荷，采用带逆功率保护的数字式低压直流支路保护装置；其余负荷采用主动式保护装置，配备短路保护、环网保护、交直流混接保护、绝缘和接地保护功能，短路故障时，主动式保护装置可在数百微秒内完成输出锁闭，其余故障在告警的同时完成支路与母线间的隔离。

主保护区段为虚拟同步机至600VDC母线，同时为母线及馈出支路提供后备；采用数字式低压直流支路保护装置，配置速断、二段电流上升率、二段低压过流、电流积分、过电压、低电压、开关量联锁保护。当保护动作出口跳闸时，跳开本段开关时，合上600VDC母联。考虑到功率的双向流动，所有保护均不带方向；600VDC母线采用数字式低压直流母线保护装置，配置差动保护、低电压保护、过电压保护，差动保护动作时将跳开母线上所有进出线支路开关，其余只发告警信号；220VDC母线馈线支路采用采用数字式低压直流支路保护装置与主动式保护装置配合的方式，对于惯性负荷或者其他可能导致电流方向发生变化的负荷，采用带逆功率保护的数字式低压直流支路保护装置；其余负荷采用主动式保护装置，配备短路保护、环网保护、交直流混接保护、绝缘和接地保护功能，短路故障时，主动式保护装置可在数百微秒内完成输出锁闭，其余故障在告警的同时完成支路与母线间的隔离。

所述低压直流数字式保护装置的核心器件为32位高性能CPU，电流、电压以及漏电流信号通过信号放大电路经低通滤波器分别连接到16位AD转换器件AD7606，AD7606将采集到的模拟量转换成数字量送入CPU进行分析计算；计算的结果将作为判据，并生成相应的指令通过光电隔离下发至跳闸出口，同时，开关量输入也可以通过光电隔离传送至CPU作为开关状态的判据。对于具有录波功能的保护装置，还分配相应的录波用flash，其他外围配置还包括SRAM和触摸屏。

除惯性负荷或者其他可能导致电流方向发生变化的负荷以外，其余负荷采用主动式保护装置，配备短路保护、环网保护、交直流混接保护、绝缘和接地保护功能。短路故障时，主动式保护装置可在数百微秒内完成输出锁闭，其余故障在告警的同时完成支路与母线间的隔离。