Distributed Area Protection for DC Distribution Network Based on Current Differential State Variable

Jiale LYU; Jinggang YANG; Qing CHEN; Zaijun WU; Xiaobo DOU; Luyao WANG

doi:10.7500/AEPS20200217003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Distributed Area Protection for DC Distribution Network Based on Current Differential State Variable

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Distributed Area Protection for DC Distribution Network Based on Current Differential State Variable
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 18, Pages: 139-146(2020)
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省南京市 211003
  3.国网江苏省电力有限公司，江苏省南京市 210024
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China;State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200217003
  CLC：
- Received：17 February 2020，
  
  Revised：2020-06-09，
  
  Published Online：01 July 2020，
  
  Published：25 September 2020
- 稿件说明：
移动端阅览
吕家乐,杨景刚,陈庆等.基于电流微分状态量的直流配电网分布式区域保护[J].电力系统自动化,2020,44(18):139-146.

LYU Jiale,YANG Jinggang,CHEN Qing,et al.Distributed Area Protection for DC Distribution Network Based on Current Differential State Variable[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(18):139-146.
吕家乐,杨景刚,陈庆等.基于电流微分状态量的直流配电网分布式区域保护[J].电力系统自动化,2020,44(18):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20200217003.

LYU Jiale,YANG Jinggang,CHEN Qing,et al.Distributed Area Protection for DC Distribution Network Based on Current Differential State Variable[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(18):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20200217003.

摘要

针对现有直流配电网单端量保护选择性差、多端量保护速动性差、数据同步要求高等问题，提出一种基于电流微分状态量的直流配电网分布式区域保护方法。该方法以负荷分支公共接入点为分界对直流线路进行区域划分，利用电流微分作为故障暂态特征量，相邻保护装置交换电流微分状态字的信息进行故障类型判定与区域定位，实现故障的快速定位与隔离。该方法只需要相邻保护装置交互故障电流微分状态信息，不需要严格的数据同步，可用于双端或多端直流配电网。仿真结果表明，所提保护方法具有较好的速动性与选择性，且具备一定的耐受线路分布电容和过渡电阻能力。

Abstract

Aiming at the problems of poor selectivity of single-end protection

as well as slow operation speed and strict data synchronization requirements of multi-end protection in the existing DC distribution network

this paper proposes a distributed regional protection method for DC distribution network based on current differential state variable. This method uses the load branch common access point as the boundary to divide the DC lines and uses the current differential as the fault transient characteristics. Adjacent protection devices exchange current differential status words for fault identification and area location

to achieve rapid fault location and isolation. The method only needs the exchange of fault current differential status information between adjacent protection devices. And the strict data synchronization is not required. It can be used for two-end or multi-end DC distribution networks. Simulation results show that the proposed method has fast operation speed and accurate selectivity

and has a certain ability to withstand the distributed capacitance of line and transition resistance.

关键词

Keywords

references

韩民晓，谢文强，曹文远，等 . 中压直流配电网应用场景与系统设计 [J]. 电力系统自动化， 2019 ， 43 ( 23 )： 2 - 14 .

HAN Minxiao ， XIE Wenqiang ， CAO Wenyuan ， et al . Application scenarios and system design of medium voltage DC distribution network [J]. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 ( 23 )： 2 - 14 .

王丹，柳依然，梁翔，等 . 直流配电网电压等级序列研究 [J]. 电力系统自动化， 2015 ， 39 ( 9 )： 19 - 25 .

WANG Dan ， LIU Yiran ， LIANG Xiang ， et al . Research on voltage grade sequence of DC distribution network [J]. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 ( 9 )： 19 - 25 .

薛士敏，陈超超，金毅，等 . 直流配电系统保护技术研究综述 [J]. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 ( 19 )： 3114 - 3122 .

XUE Shimin ， CHEN Chaochao ， JIN Yi ， et al . Review of research on DC power distribution system protection technology [J]. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 ( 19 )： 3114 - 3122 .

张国驹，祁新春，陈瑶，等 . 模块化多电平换流器直流双极短路特性分析 [J]. 电力系统自动化， 2016 ， 40 ( 12 )： 151 - 157 .

ZHANG Guoju ， QI Xinchun ， CHEN Yao ， et al . Characteristic analysis of modular multilevel converter under DC pole-to-pole short-circuit fault [J]. Automation of Electric Power Systems ， 2016 , 40 ( 12 )： 151 - 157 .

MUAZU H , THOMAS S . Overview of solid state circuit breaker technology and some recent experiment prototype [C]// 2017 13th International Conference on Electronics ， Computer and Computation (ICECCO)， November 28 - 29 ， 2017 ， Abuja， Nigeria： 1 - 4 .

戴志辉，葛红波，严思齐，等 . 柔性直流配电网接地方式对故障特性的影响分析 [J]. 电网技术， 2017 ， 41 ( 7 )： 2353 - 2364 .

DAI Zhihui ， GE Hongbo ， YAN Siqi ， et al . Analysis of the influence of grounding mode of flexible DC distribution network on fault characteristics [J]. Power System Technology ， 2017 ， 41 ( 7 )： 2353 - 2364 .

李斌，李晔，何佳伟 . 基于模块化多电平换流器的直流系统故障处理方案 [J]. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 ( 7 )： 1944 - 1950 .

LI Bin ， LI Ye ， HE Jiawei . DC system fault handling scheme based on modular multilevel converter [J]. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 ( 7 )： 1944 - 1950 .

熊雄，季宇，李蕊，等 . 直流配用电系统关键技术及应用示范综述 [J]. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 ( 23 )： 6802 - 6813 .

XIONG Xiong ， JI Yu ， LI Rui ， et al . Summary of key technologies and application demonstration of DC power distribution system [J]. Proceedings of the CSEE ， 2018 , 38 ( 23 )： 6802 - 6813 .

曾嵘，赵宇明，赵彪，等 . 直流配用电关键技术研究与应用展望 [J]. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 ( 23 )： 6791 - 6801 .

ZENG Rong ， ZHAO Yuming ， ZHAO Biao ， et al . Research and application prospects of key technologies for DC power distribution [J]. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 ( 23 )： 6791 - 6801 .

罗飞，焦在滨，马钊，等 . 直流配电网故障分析和继电保护综述 [J]. 供用电， 2018 ， 35 ( 6 )： 3 - 11 .

LUO Fei ， JIAO Zaibin ， MA Zhao ， et al . Summary of fault analysis and relay protection in DC distribution network [J]. Power Supply ， 2018 , 35 ( 6 )： 3 - 11 .

BARAN M E ， MAHAJAN N R . Overcurrent protection on voltage-source-converter-based multiterminal DC distribution systems [J]. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2007 ， 22 ( 1 )： 406 - 412 .

JIAO Zaibin ， WANG Zhao ， WANG Xiaobin ， et al . Protection schemes for distribution lines in DC power grid [C]// IEEE Innovative Smart Grid Technologies-Asia (ISGT ASIA) ， November 3 - 6 ， 2015 ， Bangkok， Thailand： 1 - 6 .

MEGHWANI A ， SRIVASTAVA S C . A non-unit protection scheme for DC microgrid based on local measurements [J]. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 1 ）： 172 - 181 .

李斌，何佳伟，李晔，等 . 基于边界特性的多端柔性直流配电系统单端量保护方案 [J]. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 ( 21 )： 5741 - 5749 .

LI Bin ， HE Jiawei ， LI Ye ， et al . Single-ended protection scheme based on boundary characteristic for the multi-terminal VSC-based DC distribution system [J]. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 ( 21 )： 5741 - 5749 .

熊乐，张祥 . 基于电流方向信息的直流配电网故障隔离方法 [J]. 自动化技术与应用， 2016 ， 35 ( 11 )： 78 - 82 .

XIONG Le ， ZHANG Xiang . Fault isolation method of DC distribution network based on current direction information [J]. Automation Technology and Application ， 2016 ， 35 ( 11 )： 78 - 82 .

高淑萍，索南加乐，宋国兵，等 . 利用电流突变特性的高压直流输电线路纵联保护新原理 [J]. 电力系统自动化， 2011 ， 35 ( 5 )： 52 - 56 .

GAO Shuping ， SUONAN Jiale ， SONG Guobing ， et al . New principle of longitudinal protection for HVDC transmission lines using current abrupt characteristics [J]. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 ( 5 )： 52 - 56 .

时伯年，李岩，孙刚，等 . 基于全过程故障电流的多端柔直配电网直流故障保护策略 [J]. 高电压技术， 2019 ， 45 ( 10 )： 3076 - 3083 .

SHI Bonian ， LI Yan ， SUN Gang ， et al . DC fault protection strategy of multi-terminal flexible straight distribution network based on full-process fault current [J]. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 ( 10 )： 3076 - 3083 .

张建坡，赵成勇 . MMC-HVDC直流侧故障特性仿真分析 [J]. 电力自动化设备， 2014 ， 34 ( 7 )： 32 - 37 .

ZHANG Jianpo ， ZHAO Chengyong . Simulation analysis of DC side fault characteristics of MMC-HVDC [J]. Electric Power Automation Equipment ， 2014 ， 34 ( 7 )： 32 - 37 .

孙刚，时伯年，赵宇明，等 . 基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究 [J]. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 ( 22 )： 127 - 133 .

SUN Gang ， SHI Bonian ， ZHAO Yuming ， et al . Research on fault location and protection configuration of flexible DC distribution network based on MMC [J]. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 ( 22 )： 127 - 133 .

王聪博，贾科，毕天姝，等 . 基于暂态电流波形相似度识别的柔性直流配电线路保护 [J]. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3823 - 3831 .

WANG Congbo ， JIA Ke ， BI Tianshu ， et al . Flexible DC distribution line protection based on identification of transient current waveform similarity [J]. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3823 - 3831 .

贾科，赵其娟，王聪博，等 . 柔性直流配电系统线路保护与定值整定 [J]. 电力系统自动化， 2019 ， 43 ( 19 )： 171 - 183 .

JIA Ke ， ZHAO Qijuan ， WANG Congbo ， et al . Line protection and setting of flexible DC distribution system [J]. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 ( 19 )： 171 - 183 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Continuation Power Flow Calculation for DC Distribution Network Considering Control and Capacity Constraints of DC Transformer

Optimal Operation Strategy for DC Distribution Network Considering Control Mode Switching of DC Transformer

Local Coordinated Voltage Control of Two-terminal DC Distribution Network Based on Voltage Compensation

Related Author

XU Xiaolong

WANG Qianggang

ZHOU Yiyao

LIAO Jianquan

ZHANG Xuefei

ZHOU Niancheng

TANG Xin

QU Bei

Related Institution

College of Electric Engineering, Sichuan University

State Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology (Chongqing University)

State Key Laboratory of Disaster Prevention & Reduction for Power Grid, Changsha University of Science and Technology

National Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology (Chongqing University)

State Key Laboratory of Reliability and Intelligence of Electrical Equipment (Hebei University of Technology)

⁰