交直流融合系統(tǒng)的剩余電流電氣安全防護

來源：市場資訊

（來源：泰永長征）

引言：新型電力系統(tǒng)驅動下的安全挑戰(zhàn)

隨著新能源大規(guī)模接入、電力電子技術快速發(fā)展以及數(shù)據(jù)中心、儲能系統(tǒng)、電動汽車等新型負荷的興起，“交直流融合系統(tǒng)（AC/DC Hybrid System）”正逐步成為新型電力系統(tǒng)的重要形態(tài)。相比傳統(tǒng)交流系統(tǒng)，交直流融合系統(tǒng)具有：電壓等級更高（尤其直流側）、功率密度更大、電力電子設備占比顯著提升、系統(tǒng)結構更復雜（多端口、多拓撲）。

剩余電流保護動作特性是指剩余電流保護裝置對不同波形、頻率、大小及上升速率的剩余電流的響應、識別與脫扣行為，核心是按剩余電流波形檢測類型進行區(qū)別，分為AC型、A型、F型、B型。根據(jù)傳統(tǒng)交流系統(tǒng)、交直流融合系統(tǒng)等不同場景，需要正確選擇剩余電流保護動作特性類型進行電氣安全防護。

02. 交直流融合系統(tǒng)剩余電流檢測技術難點

2.1 直流剩余電流分量檢測

問題：在交直流融合系統(tǒng)中，如充電系統(tǒng)，當有直流剩余電流分量時會導致普通電流互感器（CT）鐵芯飽和，以致傳統(tǒng)型剩余電流保護斷路器（AC 型）拒動失效。

解決方案：選用A型或B型剩余電流保護斷路器

· 電流互感器（CT）+磁通門/磁調制技術的直流檢測

· 增加數(shù)字補償軟件算法

2.2 檢測共模電流與剩余電流的區(qū)分

問題：由逆變器、變頻器等 PWM 開關動作產生，經EMI濾波電容形成的高頻無害的共模電流，是系統(tǒng)正常工作產生的。剩余電流保護斷路器（AC型和A型）無法識別區(qū)分出共模電流和有害的剩余電流，以致剩余電流保護誤跳閘或拒動失效。

解決方案：選用F型或B型剩余電流保護斷路器

· 頻譜分析技術

· 基于 AI 的分類識別（波形模式 + 趨勢判斷）

03. 交直流融合系統(tǒng)剩余電氣安全防護架構

交直流融合系統(tǒng)的剩余電流電氣安全防護需從“單一設備保護”升級為“系統(tǒng)級協(xié)同防護”：

電動汽車充電系統(tǒng)架構

電網交流側-> 剩余電流保護斷路器（A型或B型）->交直流逆變器（AC-DC）->絕緣監(jiān)測裝置（IMD）->固態(tài)斷路器（SSCB）->電動汽車

光伏發(fā)電系統(tǒng)架構

光伏組件（直流側）->直流匯流箱（含熔斷器）->絕緣監(jiān)測裝置（IMD）->固態(tài)斷路器（SSCB）->光伏逆變器（DC-AC）->剩余電流保護斷路器（B型）->交流側

電池儲能系統(tǒng)（ESS）架構

電池（直流電源）->絕緣監(jiān)測裝置（IMD）->固態(tài)斷路器（SSCB）-> 儲能變流器（PCS）->剩余電流保護斷路器（B型）->交流側