有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，各個(gè)保護(hù)安裝處均裝設(shè)三相電流互感器，以獲取三相電流與正序電流故障分量；差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各開關(guān)通過光纖以太網(wǎng)連接，可以互相交換信息；規(guī)定所有電流的正方向均為節(jié)點(diǎn)指向線路；本側(cè)保護(hù)裝置獲取差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)對(duì)側(cè)信息后，根據(jù)故障前數(shù)據(jù)進(jìn)行有無不可測分支的判斷，進(jìn)而選擇相應(yīng)的差動(dòng)保護(hù)判據(jù)；根據(jù)本側(cè)與對(duì)側(cè)獲取的故障信息進(jìn)行動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的計(jì)算，判斷是否是故障區(qū)段。本發(fā)明適用于有源配電網(wǎng)的短路故障保護(hù)，可以根據(jù)保護(hù)區(qū)段是否存在不可測分支自適應(yīng)的選擇故障判據(jù)，提高了保護(hù)的靈敏性，且不受分布式電源接入位置以及容量的影響。
【專利說明】有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有源配電網(wǎng)指的是分布式電源(Distributed Generation, DG)高度滲透、功率雙向流動(dòng)的配電網(wǎng)。所謂“高度滲透”是指接入的DG對(duì)配電網(wǎng)的潮流、短路電流產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的影響，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、保護(hù)控制、運(yùn)行管理方法不再有效。顯然，現(xiàn)階段對(duì)分布式電源接入做了嚴(yán)格限制的制度，不符合有源配電網(wǎng)的發(fā)展。為充分發(fā)揮分布式電源在配電網(wǎng)中的積極作用，我國亦出臺(tái)相關(guān)政策，如《國家“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃》中提出要大力發(fā)展靠近負(fù)荷布置的分布式風(fēng)電、太陽能發(fā)電與天然氣發(fā)電；國家電網(wǎng)公司也發(fā)布了《關(guān)于做好分布式發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見(暫行)》使大量小容量分布式電源，分散接入中低壓配電網(wǎng)成為了可能?？梢灶A(yù)見，未來電網(wǎng)將是一個(gè)高滲透率有源配電網(wǎng)且伴隨著分布式電源“即插即用”，“即插即忘”的理想運(yùn)行模式，這無疑對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
[0003]傳統(tǒng)的配電網(wǎng)三段式電流保護(hù)在有源配電網(wǎng)中受分布式電源的影響，會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或者拒動(dòng)的現(xiàn)象。對(duì)此，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究工作，并提出了相應(yīng)的解決方案，如限制分布式電源的接入位置和容量；利用本地信息的自適應(yīng)電流速斷保護(hù)；依賴于通信的電流閉鎖式保護(hù)以及方向縱聯(lián)保護(hù)等。但是這些方法的分析建立在分布式電源滲透率不高的情況，其分析也沒有充分考慮到配電網(wǎng)多分支、多分段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在配電網(wǎng)中的應(yīng)用存在一定的局限性。
[0004]因此，需要結(jié)合配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及分布式電源的故障特征，研究一種具有一定應(yīng)用前景、能有效解決因分布式電源接入帶來的誤動(dòng)或者拒動(dòng)問題的保護(hù)方法。
[0005]電流差動(dòng)保護(hù)作為最理想的保護(hù)方法，可以充分利用故障內(nèi)部信息，具有完全選擇性。然而迄今為止，電流差動(dòng)保護(hù)多用于輸電線路以及重要設(shè)備的保護(hù)，在配電網(wǎng)中受經(jīng)濟(jì)性以及工作環(huán)境的限制沒有獲得廣泛應(yīng)用，目前僅限于部分簡單的示范工程。
[0006]中國專利(申請(qǐng)?zhí)?201010507149.0)公開了一種適用于智能配電網(wǎng)的電流差動(dòng)保護(hù)方法，該方法主要是針對(duì)傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)不能應(yīng)用于多電源、多分支的現(xiàn)有有源配電網(wǎng)，不能有效地解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)帶來的新問題，本發(fā)明提出了一種有源配電網(wǎng)自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，合理地利用正序故障分量可以反映各種類型故障的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有源配電網(wǎng)的故障保護(hù)。本發(fā)明充分考慮了配電網(wǎng)多分支、多分段的結(jié)構(gòu)特征，具有自適應(yīng)性，可以有效的解決分布式電源接入給配電網(wǎng)保護(hù)帶來的問題，保證保護(hù)的選擇性和靈敏性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0009]一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，在有源配電網(wǎng)的各個(gè)保護(hù)安裝處均裝設(shè)三相電流互感器，實(shí)時(shí)采集三相電流，獲取相電流的瞬時(shí)值，并利用瞬時(shí)值突變量，判定故障起始時(shí)刻；故障啟動(dòng)后計(jì)算故障后一個(gè)周波以及故障前一個(gè)周波的基波分量，兩者之差為故障分量，進(jìn)而利用對(duì)稱分量法獲取正序電流故障分量；差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各檢測點(diǎn)通過光纖以太網(wǎng)連接，用于差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各檢測點(diǎn)進(jìn)行信息的交換；規(guī)定所有電流的正方向均為節(jié)點(diǎn)指向線路；本側(cè)保護(hù)裝置獲取差動(dòng)保護(hù)區(qū)對(duì)側(cè)信息后，根據(jù)故障前數(shù)據(jù)進(jìn)行有無不可測分支的判斷，選擇相應(yīng)的差動(dòng)保護(hù)判據(jù)；根據(jù)每個(gè)檢測點(diǎn)的本側(cè)與對(duì)側(cè)獲取的故障信息共同進(jìn)行動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的計(jì)算，判斷是否是故障區(qū)段，如果是故障區(qū)段，則本側(cè)保護(hù)裝置對(duì)自己發(fā)出跳閘信號(hào)，同時(shí)，本側(cè)保護(hù)裝置給對(duì)側(cè)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，如果不是故障區(qū)段，則等待一段時(shí)間后返回；對(duì)于下游無分布式電源接入的區(qū)段，采用傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù)方法或前述有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法。
[0010]所述判定故障起始時(shí)刻的步驟為:
[0011](I)獲取相電流的瞬時(shí)值突變量，獲取方法為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，在有源配電網(wǎng)的各個(gè)保護(hù)安裝處均裝設(shè)三相電流互感器，實(shí)時(shí)采集三相電流，獲取相電流的瞬時(shí)值，并利用瞬時(shí)值突變量，判定故障起始時(shí)刻；故障啟動(dòng)后計(jì)算故障后一個(gè)周波以及故障前一個(gè)周波的基波分量，兩者之差為故障分量，進(jìn)而利用對(duì)稱分量法獲取正序電流故障分量；差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各檢測點(diǎn)通過光纖以太網(wǎng)連接，用于差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各檢測點(diǎn)進(jìn)行信息的交換；規(guī)定所有電流的正方向均為節(jié)點(diǎn)指向線路；本側(cè)保護(hù)裝置獲取差動(dòng)保護(hù)區(qū)對(duì)側(cè)信息后，根據(jù)故障前數(shù)據(jù)進(jìn)行有無不可測分支的判斷，選擇相應(yīng)的差動(dòng)保護(hù)判據(jù)；根據(jù)每個(gè)檢測點(diǎn)的本側(cè)與對(duì)側(cè)獲取的故障信息共同進(jìn)行動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的計(jì)算，判斷是否是故障區(qū)段，如果是故障區(qū)段，則本側(cè)保護(hù)裝置對(duì)自己發(fā)出跳閘信號(hào)，同時(shí)，本側(cè)保護(hù)裝置給對(duì)側(cè)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，如果不是故障區(qū)段，則等待一段時(shí)間后返回；對(duì)于下游無分布式電源接入的區(qū)段，采用傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù)方法或前述有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法。
2.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述判定故障起始時(shí)刻的步驟為: (O獲取相電流的瞬時(shí)值突變量，獲取方法為:
3.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述差動(dòng)保護(hù)區(qū)的各檢測點(diǎn)進(jìn)行信息的交互，是指故障啟動(dòng)后，將本側(cè)保護(hù)裝置的啟動(dòng)狀態(tài)、故障前后電流數(shù)據(jù)以及是否是故障區(qū)段信息發(fā)送給對(duì)側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述故障分量的計(jì)算方法為求取本側(cè)電流的基波分量，利用故障后的基波分量與故障前基波分量之差，得到相電流的故障分量，具體計(jì)算為=4-/<，其中&表示故障后一個(gè)周波的基本分量，表示故障前一個(gè)周波的基波分量。
5.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述正序電流故障分量的獲取方法為對(duì)稱分量法，計(jì)算公式如下:
6.如權(quán)利要求4所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述電流基波分量的獲取可采用半波差分傅氏算法、全波差分傅氏算法、最小二乘法、改進(jìn)的傅氏算法或卡爾曼濾波算法。
7.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述差動(dòng)保護(hù)判據(jù)的選擇具體步驟為: (1)對(duì)故障前數(shù)據(jù)進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算，確定該差動(dòng)保護(hù)區(qū)段是否存在不可測分支，具體方法如下:
8.如權(quán)利要求7所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述不存在不可測分支的差動(dòng)保護(hù)區(qū)段判據(jù)I為:

9.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述故障區(qū)段的判段方法為:按相應(yīng)的判據(jù)進(jìn)行動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的計(jì)算，比較動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的大小，如果動(dòng)作電流大于制動(dòng)電流，則斷定為故障區(qū)段；如果動(dòng)作電流小于制動(dòng)電流，則斷定為非故障區(qū)段。
10.如權(quán)利要求1所述一種有源配電網(wǎng)的自同步正序故障分量電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是，所述差動(dòng)保護(hù)區(qū)中遠(yuǎn)離電源側(cè)處裝有弱饋保護(hù)，其在接收到對(duì)側(cè)發(fā)送的允許跳閘信號(hào)后，無條件接受，實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘。
【文檔編號(hào)】H02H7/28GK103490394SQ201310462249
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】高厚磊, 李娟 , 朱國防, 鄒貴彬, 安艷秋 申請(qǐng)人:山東大學(xué)