断路器、多电源系统、环形供电系统及系统的保护方法与流程

本技术涉及配电系统，更具体地，涉及一种断路器、多电源系统及其保护方法、以及环形供电系统及其保护方法。

背景技术：

1、在一个方面，随着越来越多新能源(例如，光伏、风电、储能、车辆到电网(vehicle-to-grid，v2g)等)的接入，整个配电系统的架构发生了巨大变化，从传统的单电源(瀑布型)网络，向新的多电源系统演进。在多电源系统中，短路电流的方向变得非常复杂，传统的基于三段式长延时、短延时、瞬时(long-time,short-time,instantaneous，lsi)断路器的保护方法无法解决且不再适用于多电源系统的保护。

2、为此，本技术提供了一种多电源系统的保护方法。通过在多电源系统中设置带方向性保护的断路器，有效地解决了多电源系统的保护难题。

3、本技术的方法具有诸多优点，包括但不限于：不过度依赖通信，在传统的基于三段式断路器的保护方法上实现，成本低、配置简单，符合系统维护人员的使用习惯，便于大范围推广等。

4、在另一个方面，随着新能源的接入和新型电力系统的发展，整个配电系统的架构发生了巨大的变化，从传统的单电源网络，向新的多电源架构演进；同时由于直流系统多电源并联更容易实现，且环形供电架构大大降低系统成本、提高供电可靠性，因此环形供电架构也被越来越多地应用。但环形供电架构也导致整个系统的短路电流的方向变得异常复杂，传统的基于三段式(lsi)断路器的保护方法很难对环形供电系统提供有效的保护。

5、为此，本技术还提供了一种环形供电系统的保护方法，在目前的三段式断路器的基础上，引入了方向性保护的概念，给出了环形供电系统的最佳配置，成功解决了环形供电系统的保护难题。

6、本技术的环形供电系统的保护方法无需依赖复杂的通信机制，对现有基于三段式断路器的保护方法改动小，实现成本低、配置简单，符合系统维护人员的使用习惯，便于大范围推广。

7、在又一个方面，传统的三段式保护断路器不具有方向性保护功能，无法判断不同的短路电流方向，进而无法针对不同方向的短路电流采取合适的保护动作。

8、为此，本技术还提供了一种带方向性保护(功能)的断路器。这种带方向性保护的断路器被应用于本技术的多电源系统的保护方法和环形供电系统的保护方法中。

技术实现思路

1、在本技术的一个方面，提供了一种断路器。所述断路器可以被配置为：对正方向的电流进行响应；以及对反方向的电流不进行响应，其中，正方向是从与断路器最近的母线或电源指向线路的方向，以及其中，反方向是从线路指向与断路器最近的母线或电源的方向。

2、在本技术的另一个方面，还提供了一种用于保护多电源系统的方法，所述多电源系统可以包括多个电源。所述方法可以包括：在除了纯负荷支路之外的所有其他线路的两端分别设置第一断路器和第二断路器，所述第一断路器和所述第二断路器可以分别对其正方向的电流进行响应，并且对其反方向的电流不进行响应，其中，正方向是从与相应断路器最近的母线或电源指向线路的方向，以及其中，反方向是从线路指向与相应断路器最近的母线或电源的方向。

3、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，在所述第一断路器和所述第二断路器所在线路上应对其正方向的电流进行响应的断路器未正常工作时，所述第一断路器和所述第二断路器均能够对其反方向的异常大的短路电流进行自保护。

4、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述多个电源的数量可以为n，其中，n可以是大于或等于2的整数。

5、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述多个电源共同连接的母线被定义为一级母线，在每个电源与一级母线之间还可以存在m条母线，其中，m可以为大于或等于0的整数。

6、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，在线路短的情况下，第一断路器和第二断路器可以是同一个断路器，该同一个断路器可以在正反两个方向上根据不同的延时保护定值进行响应。

7、在一些实施方式中，用于保护多电源系统的方法还可以包括：在电源具有短路故障穿越能力的情况下，省略第一断路器和第二断路器中靠近电源的断路器，仅设置第一断路器和第二断路器中的另一个断路器，该电源参与延时级差配合。

8、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述多电源系统还可以包括纯负荷支路，所述方法还包括：在所述纯负荷支路的线路上设置不带方向性保护的断路器。

9、在一些实施方式中，用于保护多电源系统的方法还可以包括：从多电源系统的所有线路中线路级数最多的线路最远端的短路故障位置开始，沿着所有可能的短路电流路径，对所有对正方向的电流进行响应的断路器进行延时级差配合，以确保所有对正方向的电流进行响应的断路器的延时保护定值满足级差配合要求。

10、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，在进行延时级差配合时，所有线路中的每一个线路的最远端的短路故障位置都被考虑到，并且当在相应位置发生短路故障时，所有可能的短路电流路径中的、对正方向的电流进行响应的断路器的延时保护定值都满足级差配合要求。

11、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，在进行延时级差配合时，确保所有断路器和电源的延时保护定值都被配置，且在所有可能的短路电流路径上，电源和对正方向的电流进行响应的断路器都满足级差配合要求。

12、在一些实施方式中，用于保护多电源系统的方法还可以包括：在不省略靠近电源的断路器的情况下，该断路器和电源均参与延时级差配合。

13、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述多电源系统还可以包括母联断路器，所述母联断路器可以是带方向性保护的断路器。

14、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述母联断路器可以占用一级延时保护定值，可以参与延时级差配合。

15、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述母联断路器的延时保护定值可以分别设置为第一延时保护定值和第二延时保护定值，其中，第一延时保护定值可以是针对从母联断路器的第一侧流向第二侧的短路电流的，所述第一延时保护定值可以是通过从母联断路器的第二侧的所有线路最远端开始、在所有可能的短路电流路径上进行延时级差配合确定的延时保护定值中的最大值，其中，第二延时保护定值可以是针对从母联断路器的第二侧流向第一侧的短路电流的，所述第二延时保护定值可以是通过从母联断路器的第一侧的所有线路最远端开始、在所有可能的短路电流路径上进行延时级差配合确定的延时保护定值中的最大值。

16、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，在第一延时保护定值等于第二延时保护定值的情况下，母联断路器可以是不具有方向性保护的断路器。

17、在一些实施方式中，用于保护多电源系统的方法，还可以包括：在确定了第一延时保护定值的情况下，通过在母联断路器的第一延时保护定值的基础上进行延时级差配合来确定母联断路器第一侧的电源和对正方向的电流进行响应的断路器的延时保护定值；以及在确定了第二延时保护定值的情况下，通过在母联断路器的第二延时保护定值的基础上进行延时级差配合来确定母联断路器第二侧的电源和对正方向的电流进行响应的断路器的延时保护定值。

18、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，延时级差配合中的级差是配合断路器的动作时间来确定的。

19、在一些实施方式中，在用于保护多电源系统的方法中，所述多电源系统还可以包括环路。

20、在本技术的另一个方面，还提供了一种用于保护环形供电系统的方法，所述环形供电系统可以包括电源和环路，该环路可以包括通过线路彼此连接以形成环路的一部分的n个配电柜，所述方法可以包括：在环路上、除了进线母线之外的其他n+1个线路两端分别设置一个带方向性保护的断路器，从而在环路上设置总共2n+2个断路器，其中，所述2n+2个断路器均可以对其正方向的电流进行响应，并且可以对其反方向的电流不进行响应，其中，所述正方向是从与相应断路器最近的母线指向线路的方向，所述反方向是从线路指向与相应断路器最近的母线的方向。

21、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，在所述2n+2个断路器所在线路上应对其正方向的电流进行响应的断路器未正常工作时，2n+2个断路器均能够对其反方向的异常大的短路电流进行自保护。

22、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，所述环形供电系统还可以包括进线母联开关，所述进线母联开关正常运行时保持闭合。

23、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，在进线母联开关两侧均存在向环路供电的电源。

24、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，所述进线母联开关不具备保护功能。

25、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，在所述进线母线发生故障时，所述进线母联开关配合母差保护以隔离母线故障范围。

26、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，环路上除进线母联开关之外其他所述2n+2个断路器中、其正方向在顺时针方向的n+1个断路器之间形成延时级差配合，其延时保护定值从距离电源最远端的断路器开始逐级递增，以满足级差配合要求，以及环路上除进线母联开关之外其他所述2n+2个断路器中、其正方向在逆时针方向的n+1个断路器之间形成延时级差配合，其延时保护定值从距离电源最远端的断路器开始逐级递增，以满足级差配合要求。

27、在一些实施方式中，用于保护环形供电系统的方法，还可以包括：在电源所在线路上设置带方向性保护的断路器，该断路器对来自母线的电流进行响应，且该断路器带瞬时保护，或者该断路器的延时保护定值为t＝0。

28、在一些实施方式中，用于保护环形供电系统的方法，还可以包括：在负荷所在线路上，设置不带方向性保护的断路器，该断路器带瞬时保护，或者该断路器的延时保护定值为t＝0。

29、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，延时保护定值为t＝0表示所有可能的延时保护定值中的最小值。

30、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，所述电源可以具有短路故障穿越能力，所述方法还可以包括：通过在根据环形供电系统内每个环路上彼此连接的配电柜数量的最大值确定的延时保护定值基础上增加得到该电源的延时保护定值。

31、在一些实施方式中，用于保护环形供电系统的方法，还可以包括：在得到的延时保护定值基础上根据所述电源与一级母线之间的母线条数递增得到该电源的延时保护定值，所述电源共同连接的母线被定义为一级母线。

32、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，每个环路上彼此连接的配电柜数量可以为大于或等于1的整数。

33、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，所述电源的数量可以为n’，其中，n’可以是大于或等于1的整数。

34、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，在每个电源与一级母线之间还可以存在m条母线，m可以为大于或等于0的整数。

35、在一些实施方式中，在用于保护环形供电系统的方法中，延时级差配合中的级差是配合断路器的动作时间来确定的。

36、在本技术的另一个方面，还提供了一种多电源系统，被配置为执行如本文所述的用于保护多电源系统的方法。

37、在本技术的另一个方面，还提供了一种环形供电系统，被配置为执行如本文所述的用于保护环形供电系统的方法。