技术领域
[0001] 本公开属于直流汇集组网技术领域，尤其涉及一种直流汇集组网保护系统的设计方法、装置、存储介质和设备。
相关背景技术
[0002] 直流汇集技术能够实现大规模新能源高效、灵活的接入，具备功率独立控制的能力，可显著增强对电压的支撑能力，将不稳定的新能源多点汇集送出，实现新能源的广域互补，提升新能源的故障穿越能力、并网安全性和稳定性。
[0003] 现有的直流汇集组网中，新能源渗透率较低(容量小、出力占比小)，其相同电压等级的配电保护系统不能直接满足大容量新能源直流汇集组网的安全需要。
[0004] 但是，目前针对大容量新能源直流汇集组网并没有成熟的保护方案。
具体实施方式
[0040] 为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本上课实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0041] 直流汇集组网的保护装置是快速可靠地切除故障、减小故障影响范围、确保系统安全稳定运行的重要保证，是研究设计工作重要的组成部分。
[0042] 一般而言，直流汇集输配电系统的保护系统的设计主要包括硬件和软件两个方面的设计。其中，软件设计主要聚焦在保护策略的拟定，这也是整个保护系统设计的核心；硬件设计则是软件保护算法的运算载体和电路实现。
[0043] 相对于交流系统，直流系统具有设备结构复杂、故障类型多样以及系统时间常数小、故障发展迅速的特点，因此对于系统保护的故障定位、故障隔离及故障恢复提出了更高的要求。
[0044] 直流汇集组网的保护范围应当包括：模块化多电平换流器、直流变压器、直流断路器、直流母线，以及换流器连接至交流系统的交流线路。直流汇集组网可能出现的故障包括：
[0045] ①交流故障，主要包括换流器交流阀侧及交流线路的故障；
[0046] ②换流器故障，主要包括换流器内部桥臂设备的故障；
[0047] ③直流故障，主要包括直流母线故障；
[0048] ④直流变压器故障，主要包括直流变压器内部设备的故障。
[0049] 针对上述各类故障，保护系统应当能够完全覆盖保护范围内所有设备的保护而没有死区。
[0050] 参见附图1，本公开实施例的一种直流汇集组网保护系统的设计方法，包括：
[0051] S1、将直流汇集组网划分为若干保护区域，确定每个保护区域中的被保护设备。
[0052] 附图2示出了本公开实施例的含大容量光伏场站的局部直流汇集组网的典型保护分区示意图。图2中将直流汇集组网划分为光伏装置保护区、直流变压器保护区、直流线路保护区、换流器保护区、交流保护区。
[0053] 保护区域按照被保护对象进行划分，各保护区域应当层叠分布，完全覆盖保护范围内所有设备而没有死区。
[0054] 1)光伏装置保护区为光伏汇集组网区域。被保护的设备主要包括：光伏组件串、机电线路、光伏支架等。
[0055] 2)直流变压器保护区为直流高压侧直流母线与Boost单元低压侧之间的区域。
[0056] 被保护的设备主要包括：Boost升压单元、LLC升压装置、直流集电器装置。
[0057] 3)直流线路保护区为每个直流变压器出口侧到逆变换流阀直流侧之间的区域。
[0058] 被保护的设备主要包括：两侧中压直流母线和直流传输线路。
[0059] 4)换流器保护区为逆变换流器交流侧至直流母线之间的区域。
[0060] 被保护的设备主要包括：换流器桥臂电抗器、逆变换流器本体、换流器直流母线。
[0061] 5)交流保护区为逆变换流器侧交流侧至交流连接线路远端断路器之间的区域。
[0062] 被保护的设备主要包括：逆变换流器交流侧、联结变、逆变换流器出口断路器、交流连接线路，以及远端断路器等。
[0063] 图2中，直流汇集组网包括若干光伏汇集单元，每一光伏汇集单元包含若干光伏装置，每一光伏装置包含一个光伏阵列和一个分布式直流汇流器。该直流汇集组网的核心装备为直流变压器，直流变压器(DCT)位于直流变压器保护区，与DCT的控制装置紧密融合。其保护功能包括：
[0064] a.电流类：直流过流保护、直流低电压过流保护、直流接地过流保护；
[0065] b.电压类：直流电压不平衡保护、直流低电压保护、直流过电压保护；
[0066] c.差动类：直流变压器差动保护。
[0067] 本实施例中直流汇集组网直流变压器保护的测点和功能配置如附图3所示。其中：IPV1P、IPV1N分别为第一光伏阵列两侧正、负极直流电流；UPV1P、UPV1N分别为第一光伏阵列两侧正、负极直流电压；IdcP、IdcN分别为DCT两侧正、负极直流电流；Udc1P、Udc1N分别为DCT两侧正、负极直流电压；Igrid1分别为直流汇集组网备用电源运行模式下，DCT两侧直流接地电阻的电流。
[0068] S2、根据保护区域的划分，确定各保护装置的配置结构。
[0069] 保护装置按照就近就简的原则进行配置，且应当充分利用系统中具备快速投切能力的电力电子装置，做到保护系统与控制系统的紧密配合。
[0070] S3、设定各保护装置的保护功能和动作策略。
[0071] 对于本领域技术人员来说，上述保护功能和动作策略根据直流配电设备和配电系统的保护原理设定。
[0072] 保护装置的保护功能应当能够覆盖各保护区域内所有类型的故障，且对于同一种故障，应当至少配置两种不同原理的保护功能。
[0073] S4、对各保护装置的各保护功能进行整定。
[0074] 各保护功能的整定应当满足直流汇集组网暂态特性的最低要求，且应当做到主设备保护装置和备用设备保护装置明确，各保护功能配合协调，不存在由于整定不合理导致的拒动或误动。
[0075] 对于本领域技术人员来说，上述整定和确定配合关系，根据直流汇集组网的运行特性和故障特性进行。
[0076] S5、对上述步骤S1‑S4形成的直流汇集组网保护系统进行电磁暂态仿真验证和调整，最终完成直流汇集组网保护系统的设计。
[0077] 基于同一发明构思，如图4所示，本公开的一个实施例还提供了一种直流汇集组网保护系统的设计装置，包括保护区域划分和被保护设备确认模块、保护装置的配置结构确定模块、保护装置的保护功能和动作策略设定模块、保护装置的保护功能整定模块和电磁暂态仿真验证和特征模块。
[0078] 所述保护区域划分和被保护设备确认模块，用于将直流汇集组网划分为若干保护区域，确定每个保护区域中的被保护设备。
[0079] 所述保护装置的配置结构确定模块，用于根据保护区域的划分，确定各保护装置的配置结构。
[0080] 所述保护装置的保护功能和动作策略设定模块，用于设定各保护装置的保护功能和动作策略。
[0081] 所述保护装置的保护功能整定模块，用于对各保护装置的各保护功能进行整定。
[0082] 所述电磁暂态仿真验证和特征模块，用于对直流汇集组网保护系统进行电磁暂态仿真验证和调整，完成直流汇集组网保护系统的设计。
[0083] 本公开的有益效果在于，为大容量新能源直流汇集组网的保护系统提供了一种通行设计思路，为直流汇集组网的大规模工程应用奠定良好技术基础。
[0084] 基于同一发明构思，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，存储有一个或者多个程序，当该一个或者多个程序被执行时，可以实现前述的直流汇集组网保护系统的设计方法。
[0085] 如附图5所示，本公开的实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线相互间的通信。
[0086] 所述存储器为计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序。
[0087] 所述处理器，用于执行计算机可读存储介质中所存储的程序。
[0088] 该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置中。
[0089] 尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
