直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)課件

直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)南京國臣信息自動(dòng)化技術(shù)有限公司2014.11直流系統(tǒng)存在問題及重大事故統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)目錄/Directory主動(dòng)式綜合保護(hù)的實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展安全性分析1.1電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行現(xiàn)狀被譽(yù)為電力系統(tǒng)“靜靜哨兵”的繼電保護(hù)，一年365天，每天24小時(shí)站崗放哨，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的鋼鐵長城。經(jīng)過科研制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)行單位幾代繼電保護(hù)人的共同努力，220kV及以上高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作率已達(dá)到100%，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)生的各種故障能迅速、正確地隔離。

但是，直流系統(tǒng)故障仍然存在，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行危害很大，往往引發(fā)事故或造成事故擴(kuò)大，損壞設(shè)備、破壞電網(wǎng)穩(wěn)定、大面積停電等，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，教訓(xùn)是沉痛的。1.2直流系統(tǒng)直流系統(tǒng)主要應(yīng)用于各類變電站、火力、水力發(fā)電廠等使用直流設(shè)備的用戶。作為電力二次系統(tǒng)的重要組成部分，直流系統(tǒng)是繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、監(jiān)控、遙控通訊、操作回路、信號(hào)回路、微機(jī)及五防系統(tǒng)等的直流供電電源。它是繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定裝置的供電電源，是繼保、安穩(wěn)裝置運(yùn)行的“血液”。直接關(guān)系著繼電保護(hù)的動(dòng)作正確率，關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。1.3直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷極為重要，對(duì)供電可靠性要求很高。當(dāng)控制回路、監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)回路失去直流電源時(shí)，運(yùn)行人員就會(huì)無法掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)潮流等，無法進(jìn)行設(shè)備的正常操作。當(dāng)直流故障發(fā)生在繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置或開關(guān)分合閘回路中，就有開關(guān)意外跳閘或拒動(dòng)的可能，造成事故或擴(kuò)大事故。實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行過程中，直流系統(tǒng)引起保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。1.4直流系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)組成交流輸入、充電裝置饋電屏、蓄電池組監(jiān)控單元、絕緣監(jiān)測(cè)硅降壓回路（可選）蓄電池電壓巡檢裝置電壓電流測(cè)量表計(jì)等設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)成熟蓄電池組充電裝置接線方式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等電池柜+饋電柜+充電柜1.5直流系統(tǒng)故障

出現(xiàn)故障的實(shí)際原因饋電屏后所帶的負(fù)荷之間相互影響?zhàn)侂娖梁蠖耍ㄘ?fù)荷側(cè)）出現(xiàn)故障是導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的根本原因解決方案可考慮在饋電屏和負(fù)荷之間增加主動(dòng)式綜合保護(hù)屏采用主動(dòng)式綜合保護(hù)屏替換原有的饋電屏（帶主動(dòng)式綜合保護(hù)的饋電屏）直流系統(tǒng)存在問題及重大事故統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)目錄/Directory主動(dòng)式綜合保護(hù)的實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展安全性分析2.1直流系統(tǒng)常見故障常見故障接地絕緣降低交直流混接短路環(huán)網(wǎng)2.2接地故障危害正極接地有可能使繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。因?yàn)橐话闾l、合閘線圈通常與負(fù)極電源接通，若此時(shí)正極電源越過操作按鈕或開關(guān)接點(diǎn)，接地時(shí)就有可能引起誤動(dòng)作。負(fù)極接地有可能使繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置拒動(dòng)作。因?yàn)樘l、合閘線圈此時(shí)被接地點(diǎn)短接而產(chǎn)生拒動(dòng)。兩點(diǎn)接地可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作于跳閘、甚至越級(jí)跳閘。直流回路短路電流會(huì)使電源保險(xiǎn)熔斷，并有可能燒壞繼電器觸點(diǎn)，直流保險(xiǎn)熔斷會(huì)使保護(hù)及操作等失去電源。2.3絕緣降低及交直流混接危害絕緣降低正極或負(fù)極絕緣降低，若不及時(shí)處理，則有可能發(fā)展成金屬接地，與上述金屬接地的危害相同，造成保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)或越級(jí)跳閘，損壞設(shè)備，威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。交直流混接交直流回路是兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，直流回路是正負(fù)極對(duì)地絕緣系統(tǒng)，而交流回路是接地系統(tǒng)。若發(fā)生混線，勢(shì)必會(huì)造成直流接地，如果接地發(fā)生在直流正極則會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)的可能，如果接地發(fā)生在負(fù)極則會(huì)造成保護(hù)拒動(dòng)的可能。交、直流電壓疊加于直流跳閘回路的中間繼電器的兩端，其幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中間繼電器動(dòng)作電壓，因此就會(huì)出現(xiàn)周期性的繼電器抖動(dòng)或光電隔離信號(hào)的動(dòng)作。2.4接地、絕緣降低、交直流混線故障舉例直流屏側(cè)饋電屏和負(fù)荷側(cè)檢測(cè)電路接地2.5直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——接地1、1990年5月8號(hào)某220kV變電站直流一點(diǎn)接地跳閘2號(hào)主變壓器220kV斷路器旁路代路運(yùn)行，做電流互感器帶負(fù)荷電流相位測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)束后，拆除試驗(yàn)接線過程中，在斷開零相試驗(yàn)小線時(shí)，接在TA零相回路小線的一端尚未斷開（接地端），而試驗(yàn)小線的另一端不小心瞬間掉到3LP連接片上端，通過直流監(jiān)測(cè)裝置和抗干擾電容形成回路，1KBC跳閘中間繼電器動(dòng)作，KX有掉牌信號(hào)，2號(hào)主變壓器無故障跳閘。選自國調(diào)中心典型故障分析2.5直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——接地2、1996年7月28號(hào)某水電廠主機(jī)、主變壓器燒毀事故某水電廠先發(fā)生直流接地，派人前去處理，僅隔幾分鐘的時(shí)間，中控室光字牌顯示“全場所有發(fā)電機(jī)、變壓器、廠用電保護(hù)及操作的直流電源全部消失”。

后果：5號(hào)發(fā)電機(jī)短路故障，因其保護(hù)和操作的直流電源消失，保護(hù)不能動(dòng)作，斷路器不能跳閘導(dǎo)致事故擴(kuò)大。5號(hào)機(jī)、4號(hào)變壓器燒毀，該廠與系統(tǒng)解列。健全發(fā)電機(jī)端電壓急劇下降，調(diào)速器自動(dòng)關(guān)水門或自動(dòng)滅磁，因都無直流電源，緊急停機(jī)命令都難執(zhí)行。

選自國調(diào)中心典型故障分析2.6直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——交直流串線1、1996年華北電網(wǎng)“5.28”事故事故影響：系統(tǒng)失去穩(wěn)定，振蕩時(shí)間達(dá)1min44s，損失負(fù)荷800MW。

事故原因：沙嶺子電廠高壓試驗(yàn)人員在做2200甲斷路器高壓試驗(yàn)時(shí)，誤將交流工頻電壓串入升壓站直流電源中造成三條500kV線路跳閘（沙昌1、2線電抗器保護(hù)、豐沙縣PSL保護(hù)、220kV斷路器端子箱共用第二組直流電源）。選自國調(diào)中心全國電網(wǎng)典型事故分析2、1989年5月5號(hào)，重瓦斯保護(hù)誤跳閘某500kV變電站擴(kuò)建工程中，由于設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤，將直流系統(tǒng)正極同交流電源連接在一起，交直流電源混接，造成直流電源正極接地，這對(duì)變電站內(nèi)繼電保護(hù)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，由于瓦斯保護(hù)控制電纜較長，約400m左右，對(duì)地電容量大，首受其害，引起重瓦斯跳閘中間繼電器KZ跳閘。

后來在1994年6月28日和7月1日又發(fā)生兩次重瓦斯保護(hù)誤跳閘，均是交直流混接，造成直流系統(tǒng)正電源接地引起的誤動(dòng)作。2.6直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——交直流混接選自國調(diào)中心典型故障分析3、2005年托克托電廠“10.13”事故事故影響：內(nèi)蒙古大唐托克托電廠3臺(tái)60萬kW機(jī)組同時(shí)跳閘，損失負(fù)荷163萬kW。

事故原因：電廠維修人員在處理故障的時(shí)候，誤將交流電源接入直流系統(tǒng)，造成交直流混接故障，造成本次全站大停電。選自國調(diào)中心典型故障分析2.6直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——交直流混接2.7直流系統(tǒng)接地、絕緣降低、交直流混接現(xiàn)有解決方法便捷式接地查找測(cè)試儀（主要方法）由于兼容性和抗干擾能力差的因素，誤報(bào)率十分高。對(duì)于接在母線上的任何導(dǎo)線都不能遺漏，查找工程量大。逐路斷電尋找接地點(diǎn)（輔助方法）需要的時(shí)間長，試停的回路多，也造成了繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置臨時(shí)退出運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定影響。交直流混接，利用短接試驗(yàn)線識(shí)別交流電和直流電，但也無法避免誤碰的錯(cuò)誤。絕緣降低一般通過絕緣監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行報(bào)警。絕緣監(jiān)測(cè)裝置是否具備交流電源竄入直流的記錄和告警功能2014年4月15日國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第22.2.3.23.1條規(guī)定“新投入或改造后的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，不應(yīng)采用交流注入法測(cè)量直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)。在用的采用交流注入法原理的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)逐步更換為直流原理的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置。”

2014年4月15日國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中第22.2.3.23.3條規(guī)定：“新建或改造的變電所，直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)具備交流竄直流的側(cè)記和報(bào)警功能。原有的直流電源絕緣監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)逐步進(jìn)行改造，使其具備交流竄直流的側(cè)記和報(bào)警功能?！?/p>

2.7直流系統(tǒng)接地、絕緣降低、交直流混接現(xiàn)有解決方法2.8短路故障

短路故障直接熔斷直流熔斷器，導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)因掉電而引起保護(hù)裝置報(bào)警，若沒及時(shí)進(jìn)行故障處理，很容易造成保護(hù)及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，引起事故或事故擴(kuò)大。

若是正負(fù)極短路，則會(huì)導(dǎo)致直流消失，影響范圍更大。2.9直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——短路故障1、1990年廣東電網(wǎng)“9.20”事故

事故影響：大面積停電，總失去負(fù)荷800MW，損失電量177萬kWh。事故擴(kuò)大原因：芳村站芳順線相差高頻保護(hù)（許昌繼電器廠1985年出品）出口繼電器CKJ電壓線圈并聯(lián)的二極管D94（及出口觸點(diǎn)耦合二極管D93）事故時(shí)擊穿，直流正負(fù)電源通過D94短接，造成芳順線控制、保護(hù)直流回路負(fù)極熔絲熔斷，使受該熔絲控制的芳順線所有保護(hù)均因失去直流電源而不能動(dòng)作。選自國調(diào)中心全國電網(wǎng)典型事故分析2.9直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——短路故障2、1993年海南電網(wǎng)“4.24”事故事故影響：全網(wǎng)瓦解，大面積停電。

事故擴(kuò)大原因：秀英站10kV母線發(fā)生短路時(shí)，主變壓器10kV本應(yīng)跳閘切除故障，但由于當(dāng)時(shí)該站主控制室的直流操作熔絲熔斷，導(dǎo)致主變壓器10kV及110kV斷路器無法切除故障，從而擴(kuò)大事故范圍。

事故暴露問題：秀英變電站直流熔斷器配置不合理，未按逐級(jí)保護(hù)的原則配置，引起熔斷器熔斷導(dǎo)致主變壓器保護(hù)拒動(dòng)。選自國調(diào)中心全國電網(wǎng)典型事故分析2.9直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——短路故障3、1999年5月29日直流熔絲熔斷母線失壓保護(hù)失效

變電站一條220kV線路保護(hù)裝置更新改造，誤碰使TV電壓切換直流小母線短路，造成220kV四段母線TV電壓切換中間繼電器的直流熔絲正極熔斷，四段母線電壓切換中間繼電器全部失電返回，致使220kV四段母線上的各條線路距離保護(hù)、方向保護(hù)、零序方向保護(hù)、主變壓器后備距離保護(hù)、母差保護(hù)低電壓閉鎖功能全部退出。選自國調(diào)中心典型故障分析2.9直流系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)——短路故障4、1987年12月5日220kV失壓誤跳500kV主變壓器

500kV某變電站220kVI母線停電操作，將I、II母線TV二次切換回路并列時(shí)，電壓切換繼電器的直流熔絲熔斷，全站220kV電壓切換中間繼電器全部失電返回，1號(hào)主變壓器220kV阻抗保護(hù)TV失壓閉鎖不完善，造成后備阻抗保護(hù)誤動(dòng)跳1號(hào)主變壓器三側(cè)斷路器。選自國調(diào)中心典型故障分析2.10直流系統(tǒng)短路現(xiàn)有解決方法熔斷器越級(jí)熔斷熔斷狀態(tài)不能及時(shí)檢測(cè)和報(bào)警微型斷路器交直流斷路器混用。上下級(jí)常常能夠同時(shí)越過反時(shí)限動(dòng)作區(qū)、達(dá)到各自的速斷動(dòng)作值，導(dǎo)致越級(jí)跳閘，擴(kuò)大了繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、控制回路的停電范圍，從而影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。Q/GDW11078—2013直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則5.1.2.6直流系統(tǒng)嚴(yán)禁采用交流斷路器，嚴(yán)禁在直流斷路器的下級(jí)使用熔斷器。2.11環(huán)網(wǎng)故障為提高直流電源系統(tǒng)供電可靠性，發(fā)電廠與110kV及以上電壓等級(jí)的變電站大多采用2組蓄電池及充電設(shè)備。對(duì)于重要負(fù)荷，則分別從兩套直流系統(tǒng)經(jīng)空氣開關(guān)或熔斷器引出饋線，并選擇任意一組直流系統(tǒng)供電。實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行過程中的倒負(fù)荷操作及絕緣降低等原因，都可能造成環(huán)網(wǎng)故障現(xiàn)象，即2套直流系統(tǒng)存在一點(diǎn)或多點(diǎn)電氣連接，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害，如引起火災(zāi)、縮短蓄電池壽命及導(dǎo)致空氣開關(guān)級(jí)差配合失效等。表現(xiàn)形式：I段正極-II段正極；I段負(fù)極-II段負(fù)極；I段正極-II段負(fù)極；I段負(fù)極-II段正極；I段正負(fù)極-II段正負(fù)極。2.12直流系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)——環(huán)網(wǎng)故障1、某220kV變電站，直流系統(tǒng)原來只有一套電源，2009年改造后增加了第二套電源。在II段母線投運(yùn)之后，對(duì)I段母線的蓄電池組進(jìn)行核容性放電，蓄電池放電后無法正常投入系統(tǒng)。檢查發(fā)現(xiàn)在增加II段母線時(shí)，給5對(duì)重要回路增加了一路電源，造成系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)（兩極環(huán)網(wǎng)），I段的蓄電池組放完電后，兩組蓄電池之間的壓差較大，瞬時(shí)產(chǎn)生的環(huán)流較大，故蓄電池組不能正常投入運(yùn)行中。2、某水電廠，兩套直流系統(tǒng)增加UPS后，兩段母線上的在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置同時(shí)報(bào)負(fù)極接地，但查找不到接地支路；將母聯(lián)斷路器合上，則接地告警消失。

檢查發(fā)現(xiàn)，UPS安裝施工時(shí)將兩個(gè)負(fù)極并在一起造成的環(huán)網(wǎng)（同極性單級(jí)環(huán)網(wǎng)），分開之后系統(tǒng)恢復(fù)正常。選自廣東電網(wǎng)變電站直流系統(tǒng)典型故障分析2.12直流系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)——環(huán)網(wǎng)故障3、±660kV某換流站，500kV繼保小室兩段母線上的在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)常同時(shí)報(bào)直流接地告警，不告警時(shí)顯示正負(fù)極對(duì)地電阻基本都在30kΩ左右（告警電阻為25kΩ），反復(fù)多次未查到接地點(diǎn)。仔細(xì)查找發(fā)現(xiàn)，兩段電源在屏內(nèi)通過耦合模塊（主要是二極管）并在一起造成的環(huán)網(wǎng)。選自廣東電網(wǎng)變電站直流系統(tǒng)典型故障分析2.13直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)現(xiàn)有解決辦法環(huán)網(wǎng)判斷方法電壓調(diào)節(jié)法直接接地法負(fù)荷電流法便捷式環(huán)網(wǎng)查找測(cè)試儀環(huán)網(wǎng)保護(hù)雖然能查找出來，卻不能提前預(yù)警，避免環(huán)網(wǎng)現(xiàn)象的發(fā)生2.14小結(jié)上述例子只是國調(diào)中心、電網(wǎng)公司列出的典型事故和故障，而在實(shí)際運(yùn)行過程中，大大小小的問題遠(yuǎn)不如此。而從事故、故障原因來看，并不是直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題，而是饋電屏后端一些操作上的失誤、保護(hù)的不完善所帶來的一些潛在的威脅。完善直流系統(tǒng)的短路、接地保護(hù)，有效避免事故范圍的擴(kuò)大；對(duì)于人為因素、負(fù)荷之間的影響造成的環(huán)網(wǎng)問題，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、報(bào)警，避免操作過程中環(huán)網(wǎng)現(xiàn)象的發(fā)生。饋電屏和負(fù)荷之間增加主動(dòng)式綜合保護(hù)屏/主動(dòng)式綜合保護(hù)屏替換原有的保護(hù)不完善的饋電屏（帶主動(dòng)式綜合保護(hù)的饋電屏）。直流系統(tǒng)存在問題及重大事故統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)目錄/Directory主動(dòng)式綜合保護(hù)的實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展安全性分析3.1直流系統(tǒng)保護(hù)發(fā)展歷程1994年Komastu指出，通過使用真空斷路器和混合固態(tài)真空滅弧室，在較短的時(shí)間內(nèi)斷開故障電流。2005年，Meyer等人探討通過外部諧振電路和混合固態(tài)方法，為電弧電流提供一個(gè)旁路通道或者熄滅電弧的方法。2007年，針對(duì)傳統(tǒng)的、低成本的斷路器無法用在較高電壓等級(jí)直流系統(tǒng)的問題，Krstic等人提出伸展、分裂的方法。直流斷路器受電纜的電感、電阻限制和直流電壓水平以及線間電容的影響，電弧具有不穩(wěn)定性，暫態(tài)特性復(fù)雜。Karlsson針對(duì)直流不接地系統(tǒng)，利用在換流器節(jié)點(diǎn)安裝電流測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)接地故障檢測(cè)。有文獻(xiàn)指出，采用保護(hù)、控制集成方案可以降低保護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低系統(tǒng)成本，也可大大減少保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，是未來直流系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向之一。3.2主動(dòng)式綜合保護(hù)發(fā)展歷程2005年，我公司已致力于直流系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備的研究；2007年，公司研發(fā)了直流系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)備DGPS，能夠發(fā)出故障告警信號(hào)，但是該產(chǎn)品并不成熟，保護(hù)功能不完善。3.2主動(dòng)式綜合保護(hù)發(fā)展歷程2008年，利用電力電子元件可快速關(guān)斷的特性，結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)，研制集控制與保護(hù)為一體的主動(dòng)式短路、接地保護(hù)設(shè)備，也稱電力電子保護(hù)。在石化、化纖、電廠等行業(yè)得到成功的應(yīng)用，同時(shí)解決了低電壓穿越、電壓暫降、晃電難題。內(nèi)蒙古烏斯太熱電廠國電寶雞第二發(fā)電有限公司直流微電網(wǎng)內(nèi)蒙古烏斯太熱電廠實(shí)例

主動(dòng)式保護(hù)模塊國電寶雞第二發(fā)電有限公司實(shí)例主動(dòng)式保護(hù)模塊直流微電網(wǎng)實(shí)例3.2主動(dòng)式綜合保護(hù)發(fā)展歷程隨著直流系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，復(fù)雜度越來越高，交直流混接、環(huán)網(wǎng)等問題日益突出，所以，集短路、接地（包括交直流混接）、環(huán)網(wǎng)保護(hù)為一體的主動(dòng)式綜合保護(hù)意義重大，這也正是目前公司所致力的方向。直流系統(tǒng)存在問題及重大事故統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)目錄/Directory主動(dòng)式綜合保護(hù)的實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展安全性分析原則可觀性可控性電力電子減小故障影響范圍，避免小故障擴(kuò)大成大事故。監(jiān)測(cè)母線側(cè)、各條饋線、傳統(tǒng)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行情況，根據(jù)負(fù)荷中斷產(chǎn)生的影響，做出最優(yōu)的保護(hù)策略。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，不是盲目的跳閘切負(fù)荷，而是根據(jù)優(yōu)化保護(hù)策略，實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作的執(zhí)行，如不間斷供電負(fù)荷在事故情況下可以繼續(xù)運(yùn)行。利用電力電子器件，將保護(hù)與控制集成一體。4.1何謂主動(dòng)式保護(hù)4.2整體方案在直流系統(tǒng)原有的基礎(chǔ)上，在饋電屏和負(fù)荷之間增加主動(dòng)式綜合保護(hù)屏，即集短路、接地、環(huán)網(wǎng)為一體的綜合保護(hù)。采用主動(dòng)式綜合保護(hù)屏替換原有的饋電屏，即帶主動(dòng)式綜合保護(hù)的饋電屏。4.3主動(dòng)式綜合保護(hù)4.4主動(dòng)式短路保護(hù)單元?jiǎng)幼鳁l件輸入電流>Ii_set或輸出電流>Io_set或輸出電壓<Uo_set反時(shí)限動(dòng)作特性，分為短路和過流兩種情況。過流情況下，可以按照事先設(shè)定值允許過載運(yùn)行一段時(shí)間。對(duì)檢測(cè)到的短路饋線停止直流輸出，有效防止短路故障影響其他饋線，將故障控制在一定范圍內(nèi)。來電自啟動(dòng)，系統(tǒng)自檢功能完備，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)運(yùn)行。Q/GDW11078—2013《直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》5.2.2系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)的配置，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)各級(jí)短路預(yù)期電流，滿足GB14285《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，保證具有可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。主動(dòng)式短路保護(hù)軟硬件設(shè)計(jì)《供用電》2014年第7期《直流配電系統(tǒng)主動(dòng)式短路保護(hù)研究》主動(dòng)式短路保護(hù)測(cè)試主動(dòng)式短路保護(hù)（ActiveShort-circuitProtection，ASP），負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路故障，ASP能快速主動(dòng)動(dòng)作，停止直流輸出，使得母線側(cè)與負(fù)載側(cè)斷開，達(dá)到短路保護(hù)的作用。綠色：直流輸出正常狀態(tài)下綠色：直流輸出短路狀態(tài)下保護(hù)時(shí)間極短為310us4.5主動(dòng)式接地保護(hù)單元1母線側(cè)與負(fù)荷側(cè)是隔離的，所以不論是母線側(cè)還是負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)接地故障，都不會(huì)互相傳播。2母線側(cè)正極或負(fù)極單極單點(diǎn)接地，系統(tǒng)可正常運(yùn)行,負(fù)載側(cè)不接地。3負(fù)荷側(cè)一條或多條饋線單極接地，不影響母線及其他負(fù)荷的正常運(yùn)行，避免了大面積保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，也就是說可以帶接地故障運(yùn)行。4接地故障定位（精確到饋線正負(fù)極），實(shí)現(xiàn)較短時(shí)間內(nèi)查找到接地點(diǎn)。5保護(hù)單元自檢功能完備，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)運(yùn)行。主動(dòng)式接地保護(hù)接地報(bào)警（電流大于整定值）絕緣下降報(bào)警（絕緣監(jiān)測(cè)）交直流混接報(bào)警（疊加了AC電壓，DC電壓出現(xiàn)了明顯的波動(dòng)）在接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了絕緣下降、交直流混接的報(bào)警。Q/GDW11078—2013直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則5.2.2應(yīng)具備防止“直流一點(diǎn)接地”導(dǎo)致電容放電引起保護(hù)誤動(dòng)的技術(shù)措施；直流系統(tǒng)中應(yīng)按每組蓄電池設(shè)置一套微機(jī)監(jiān)控裝置；應(yīng)具備交流竄入直流的測(cè)記、選線及報(bào)警功能。主動(dòng)式接地保護(hù)不平衡電橋法閉合S1，斷開S2，正負(fù)母線對(duì)地電壓分別為U1+，U1-斷開S1，閉合S2，正負(fù)母線對(duì)地電壓分別為U2+，U2-母線對(duì)地電阻測(cè)量范圍：0~999kΩ母線對(duì)地電阻測(cè)量精度：≤1%母線接地電阻告警值：

220V系統(tǒng)：≤25kΩ，110V系統(tǒng)：≤15kΩ絕緣監(jiān)測(cè)裝置要求預(yù)警與告警4.5主動(dòng)式接地保護(hù)單元母線接地正極單點(diǎn)A負(fù)極單點(diǎn)B負(fù)載側(cè)不接地AB負(fù)載接地單條饋線單點(diǎn)接地E，F(xiàn)，G多條饋線單點(diǎn)接地EFGEFG母線、負(fù)載同時(shí)接地AE、BG、AG、BE均可運(yùn)行本質(zhì)安全化：通過設(shè)計(jì)手段使生產(chǎn)過程和產(chǎn)品性能本身具有防止危險(xiǎn)發(fā)生的功能，即使在誤操作的情況下來說也不會(huì)發(fā)生事故。4.6主動(dòng)式環(huán)網(wǎng)保護(hù)單元由于環(huán)網(wǎng)故障一般是由人為接線錯(cuò)誤造成的，發(fā)生次數(shù)很少，所以環(huán)網(wǎng)保護(hù)為主動(dòng)式綜合保護(hù)中的輔助功能。允許負(fù)荷側(cè)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，不會(huì)影響兩段直流電源的正常工作。在初次上電時(shí)，可以進(jìn)行環(huán)網(wǎng)檢測(cè)，對(duì)各類環(huán)網(wǎng)情況均能進(jìn)行檢測(cè)，并能做出相應(yīng)的判斷和報(bào)警。I段正極-II段正極；

I段負(fù)極-II段負(fù)極；

I段正極-II段負(fù)極；

I段負(fù)極-II段正極。環(huán)網(wǎng)示例I段正極-II段正極I段負(fù)極-II段正極4.7主動(dòng)式綜合保護(hù)的策略初次上電保護(hù)即在輸出電壓到該饋線負(fù)載之前，對(duì)于接地、短路、環(huán)網(wǎng)、輸入輸出極性正反進(jìn)行檢查；確認(rèn)無誤，輸出直流電壓，若有上述故障，無直流輸出；運(yùn)行中保護(hù)對(duì)于每一次操作、每一次接線，都進(jìn)行檢測(cè)，避免因人為操作引起環(huán)網(wǎng)、接地、短路，如若有誤，立刻報(bào)警事故中的保護(hù)給予用戶權(quán)限，制定相應(yīng)保護(hù)級(jí)別，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷確定保護(hù)動(dòng)作與否4.8主動(dòng)式綜合保護(hù)其他功能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控校時(shí)GPS校時(shí)北斗校時(shí)信息數(shù)據(jù)上傳Modbus協(xié)議IEC61850協(xié)議電力101規(guī)約GPS系統(tǒng)及北斗系統(tǒng)的對(duì)時(shí)功能，可以使直流系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和記錄具有時(shí)標(biāo)，便于進(jìn)行故障分析，特別是可以和繼電保護(hù)事故分析對(duì)比，有利于事故的整體分析及查找，并制定反事故措施。

以往事故分析，由于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置不具備故障錄波、事件記錄功能，事故發(fā)生后，分析、確認(rèn)故障原因非常困難，嚴(yán)重影響恢復(fù)送電。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)后，直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)的智能化和信息化，除了可以實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的短路、接地、交直流混電和環(huán)網(wǎng)保護(hù)之外，還可以對(duì)現(xiàn)場的直流系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。故障錄波、事件記錄等4.8主動(dòng)式綜合保護(hù)其他功能實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)存在問題及重大事故統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的重要性直流系統(tǒng)主動(dòng)式綜合保護(hù)目錄/Directory主動(dòng)式綜合保護(hù)的實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展安全性分析5.1饋電屏可靠性分析單個(gè)回路可靠性：R1交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，達(dá)到冗余效果，可靠性：R2=1-(1-R1)(1-R1)例：R1=99.999%R2=99.99999999%

即可靠性達(dá)到10個(gè)9！

每條饋線采用冗余供電，可靠性增加！變電站直流系統(tǒng)增加主動(dòng)式保護(hù)柜安全性分析直流系統(tǒng)處理方式改造后備注絕緣監(jiān)察絕緣監(jiān)察去掉主動(dòng)式接地保護(hù)（允許系統(tǒng)單點(diǎn)或多點(diǎn)接地運(yùn)行）含絕緣監(jiān)測(cè)和交直流串線監(jiān)測(cè)接地接地檢測(cè)儀交直流串線試驗(yàn)小線短路熔斷器、斷路器主動(dòng)式短路保護(hù)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間達(dá)us級(jí)環(huán)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)檢測(cè)儀主動(dòng)式環(huán)網(wǎng)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)模塊化監(jiān)測(cè)單元監(jiān)控、保護(hù)一體化性價(jià)比低高安全可靠性低高5.2安全性分析

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人類在不斷研究新型能源，以應(yīng)對(duì)日益枯竭的傳統(tǒng)能源危機(jī)和由此帶來的環(huán)境污染問題。

在本質(zhì)安全化直流系統(tǒng)中可以引入清潔能源如風(fēng)能、太陽能補(bǔ)充部分耗電，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，更好地發(fā)揮其綜合效益。

冷卻風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)等在天氣炎熱的環(huán)境下，耗電較大，可以將太陽能和風(fēng)能介入。采用光伏發(fā)電與建筑物一體化設(shè)計(jì)，建筑新穎獨(dú)特，能源轉(zhuǎn)換效率高，若配備充分，可實(shí)現(xiàn)變電站”零損耗”。采用有效的儲(chǔ)能，可以隨充隨放，對(duì)于可再生能源的接入起到基礎(chǔ)保障作用?？稍偕L(fēng)、光新能源的接入

PV-BUCK電源PV-BOOST電源Wind-buck電源Wind-boost電源Buck-boost電源檢測(cè)報(bào)告火電行業(yè)項(xiàng)目案例序號(hào)客戶名稱系統(tǒng)名稱實(shí)施時(shí)間設(shè)備數(shù)量（套）總功率（kW）治理變頻器數(shù)量（臺(tái)）備注1沈陽華潤熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)201211155*2.2kW/臺(tái)爐，1臺(tái)爐2阜新發(fā)電有限責(zé)任公司低電壓穿越系統(tǒng)2012270.43216*2.2kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐3大唐熱電雞西有限公司低電壓穿越系統(tǒng)201221283216*4kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐4國電雙鴨山電廠低電壓穿越系統(tǒng)2012266326*5.5kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐5遼寧能港發(fā)電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)2012270.43216*2.2kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐6華能營口電廠低電壓穿越系統(tǒng)20122496246*4kW/臺(tái)爐，4臺(tái)爐7華能丹東電廠低電壓穿越系統(tǒng)201284884*6kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐8大唐雙鴨山熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)2012252.82412*2.2kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐

9大慶油田熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)20121241212*2kW/臺(tái)爐，1臺(tái)爐10華能黑龍江發(fā)電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)2012448124*6kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐11華電章丘發(fā)電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)2012252.82412*2.2kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐12華電佳木斯熱電廠低電壓穿越系統(tǒng)2012240105*4kW/臺(tái)爐，2臺(tái)爐13遼陽石化熱電廠低電壓穿越系統(tǒng)20127184.88412*2.2kW/臺(tái)爐，7臺(tái)爐14河北華電石家莊鹿華熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)20132192kW4815河北華電石家莊裕華熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)20132105.6kW4816國電宿遷熱電有限公司低電壓穿越系統(tǒng)2013152.8kW24應(yīng)用案例化纖行業(yè)項(xiàng)目案例序號(hào)客戶名稱系統(tǒng)名稱實(shí)施時(shí)間設(shè)備數(shù)量（套）總功率（kW)治理變頻器數(shù)量(臺(tái)）備注1浙江恒逸聚合物有限公司（一期）低電壓穿越系統(tǒng)200838048556kW/套，136kW/套，112kW/套2浙江恒逸聚合物有限公司（二期）低電壓穿越系統(tǒng)200826387207kW/套，431kW/套3浙江恒逸聚合物有限公司（三期）低電壓穿越系統(tǒng)2009255610357kW/套，199kW/套4寧波卓成化纖有限公司（一期）低電壓穿越系統(tǒng)200811322

5寧波卓成化纖有限公司（二期）低電壓穿越系統(tǒng)2009122515

6杭州翔盛紡織有限公司（一期）低電壓穿越系統(tǒng)20094110228345kW/套，345kW/套，315kW/套，97.1kW/套7浙江金鑫化纖有限公司低電壓穿越系統(tǒng)200928007450kW/套，350kW/套8浙江杭州灣腈綸有限公司（一期）低電壓穿越系統(tǒng)200925856135kW/套，450kW/套9浙江杭州灣腈綸有限公司（二期）低電壓穿越系統(tǒng)2010