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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明公开了一种放射直流微电网短路保护方法，该方法利用故障电压与电流参量，求解支路两端导纳差值并对其求导，以导纳差值导数为故障判断量，减少了故障识别时电流或电压变化到阈值的时间，实现了瞬时故障检测，提高了保护的速动性，同时利用故障电流突增、电压突降的特性，由支路暂态导纳代替暂态电压或电流，其变化灵敏度高于电压或电流单独变化的灵敏度。且导纳差值导数在故障发生时刻最大，相比以电流或电压构成的保护，减少了故障检测等待电流或电压变化至阈值的时间，该方法故障识别范围大，速动性和灵敏性更优，提高了直流微电网的可靠性和稳定性。

主权项：1.一种放射直流微电网短路保护方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用等值电路中各支路电流关系，计算直流微电网故障前，稳态运行时直流母线负荷侧导纳，以及故障发生瞬间直流母线负荷侧暂态导纳导数；具体为：步骤1.1、在直流微电网故障前，稳态运行时，根据等值电路得出此刻各支路电流关系，如式（1）所示； （1）；式（1）中，iC为母线电容电流，is为微源等效电流，iL为负荷电流；稳态运行时，忽略母线电容电流，即可得故障前直流母线负荷侧导纳，如式（2）所示； （2）；式（2）中，Y0为直流母线负荷侧稳态导纳；u0为母线稳态电压；R为线路等值电阻；RL为负荷电阻；步骤1.2、在直流微电网故障发生瞬间，各电流组成关系，如式（3）所示； （3）；式（3）中，if为短路电流；短路发生前一刻，负载电流全部由微源提供即；故障初始时刻，电容放电电流远大于微源等效输出电流即；根据电流关系列出R、Rf、L、C组成的二阶振荡电流微分方程，如式（4）所示； （4）；式（4）中，uC为母线电容电压，L为线路等值电感；C为直流母线电容；Rf为短路电阻；t为时间；求解方程式得到式（5）； （5）；式（5）中，z1,2为方程的正负特征根，由式（4）和（5）则可得到在母线电容放电时，直流母线电压表达式，如式（6）所示； （6）；由式（5）推出负荷侧直流母线电流，如式（7）所示； （7）；根据直流母线电压和电流可推出直流母线负荷侧暂态导纳表达式，如式（8）所示； （8）；式（8）中，Y为直流母线负荷侧暂态导纳，对式（8）求导，可得故障发生瞬间直流母线负荷侧暂态导纳导数，如式（9）所示； （9）；步骤2、计算负荷支路和微源支路发生短路时两端瞬时导纳差动量，根据导纳导数判据将运行系统分为三种工况；具体为：步骤2.1、基于线路导纳一阶导数故障检测判据，；为导纳导数保护动作值；dY为被保护支路两端导纳差值，如式（10）所示； （10）；式（10）中，u1、u2为被保护支路两端电压值；i1、i2为被保护支路两端电流值；在负荷支路发生短路时，短路阻抗与负荷阻抗并联，其两端瞬时导纳差动量，如式（11）所示； （11）；式（11）中，ubus为直流微电网故障时微源等效电压；uL为负荷电压；同理，当微源支路发生短路时，其两端瞬时导纳差动量，如式（12）所示； （12）；步骤2.2、由式（11）和式（12）可将运行系统分为三种工况：工况1：微源或负荷支路正常运行，在该支路功率恒定或发生改变时，支路两端电压电流存在如下关系，如式（13）所示； （13）；因为支路电阻R很小，故u1≈u2，所以dY=0，保护判据小于0，故保护不动；工况2：微源或负荷支路外发生短路，同理，u1≈u2，i1=i2，dY=0，保护判据小于0，保护同样不动；工况3：微源支路内发生短路，u1≈u2，i1与i2电流大小相近但方向相反，故dY0，保护判据大于0，保护动作；负荷支路内发生短路，u1u2，i1i2，dY0，且，保护判据大于0，故保护动作；步骤3、对导纳导数保护的阈值进行整定以及灵敏度校验，并对其保护范围进行计算。

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