一種基于dg接入的配網(wǎng)故障定位及孤島劃分方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于DG接入的配網(wǎng)故障定位及孤島劃分方法。
【背景技術】
[0002]隨著可再生能源的份額的不斷增加，DG對電網(wǎng)的滲透度也在不停增加。其容量從1kw到幾百MW。DG的接入給配網(wǎng)帶來問題是多重的:
[0003](I)使配網(wǎng)由輻射型變?yōu)槎嚯娫喘h(huán)網(wǎng)，并且有多個子單元(小的環(huán)網(wǎng))及多終端網(wǎng)絡;
[0004](2)短時過負荷，雙向潮流，有時短少用于故障判斷的短路電流等；
[0005](3)中壓配網(wǎng)的網(wǎng)絡時間常數(shù)較大，導致的故障切除后的動態(tài)穩(wěn)定而帶來的對最大允許故障切除時間縮短，使的對快速故障定位提出更高要求；
[0006](4)從供電服務水平的角度來講，由于對供電可靠性，供電質(zhì)量，允許的停電時間縮短。
[0007]這些都給配網(wǎng)故障以后的及時定位及快速供電恢復提出了更高要求。因此當DG接入配電網(wǎng)時，需要特別保護系統(tǒng)的配合校核。在保證電網(wǎng)安全可靠運行的同時，使得客戶不受異常的電網(wǎng)操作的影響。
[0008]無論是過高的故障清除時間或非選擇性跳閘會造成的后果，對于一個日漸對DG接入不斷開放的能源市場都是不可接受的。因此，在DG接入時需要重新校核保護配合性，增強保護的配合原則。
[0009]對于許多小型DG，一般提供不了可供故障判斷的短路電流。只有感應發(fā)電機對于外部故障會提供兩個或三個周期的故障電流，類似于感應電動機。通常故障后系統(tǒng)變電站斷路器跳閘，小型同步機過載，因而提供的短路電流是非常小的。對于這些小型發(fā)電機，其并網(wǎng)保護只要求配置同步繼電器。較大的同步DG會在系統(tǒng)故障時提供大的短路電流。這種情況下，并網(wǎng)時除要求配置失步保護，還要與系統(tǒng)保護配合，起到檢測故障和隔離故障的功能。而對于故障發(fā)生時暫態(tài)過程，其故障電流大小取決于發(fā)電機電抗(X “d，X’d和Xd)，衰減速率取決于故障終端電壓和其短路時等值電路開路時間常數(shù)(T “do，T' do) ο不采用過流保護時要充分考慮其外部故障時電流衰減幅值和速度問題，有可能導致過流保護無法正確動作。
[0010]通過以上三點分析，可知DG保護方案考慮以下三點，并同時滿足以下要求:
[0011]1.保護要同時兼顧系統(tǒng)側和DG業(yè)主雙方的要求，不僅要保證與系統(tǒng)保護配合，不影響系統(tǒng)保護的配合關系，同時還要保護DG本身，可以做到不損壞系統(tǒng)設備及DG。
[0012]2.保護方案不僅要能保證DG并網(wǎng)運行時的配合性，當DG在形成孤島運行的過程中也要能夠不失去其保護功能。即保護方案同時考慮穩(wěn)態(tài)運行及孤島動態(tài)操作過程，并且在并網(wǎng)、孤島形成中，孤島運行方式下均可保證其保護方案適用性。
[0013]3.保護方案要考慮到不同DG性質(zhì)時的短路電流特性，并能根據(jù)其特性選擇合適的保護方案；特別是要考慮到DG所供短路電流的衰減特性，尋找一個可靠的故障判據(jù)，以準確判斷其故障特征，如果判據(jù)本身存在某些盲區(qū)，要考慮采用多種判據(jù)的綜合量，以期達到自適應性的保護方法。
[0014]現(xiàn)有的DG接入的配電網(wǎng)均無法實現(xiàn)上述目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于DG接入的配網(wǎng)故障定位及孤島劃分方法，本方法通過接地方式及二次保護系統(tǒng)的優(yōu)化，解決了 DG由單純“負荷”性質(zhì)向“小電源”性質(zhì)過渡的復雜性問題，在現(xiàn)有的保護及自動裝置不變的情況下，通過相關技術手段，達到基本滿足DG接入后地區(qū)電網(wǎng)安全運行的目的，能夠最大限度以最少的成本，利用已有的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)縮短故障清除時間。考慮到成本壓力，保護策略會根據(jù)網(wǎng)絡參數(shù)特點及DG提供故障電流的大小來重新調(diào)整保護配合定值及時間級差，在故障切除時間暫態(tài)穩(wěn)定特性允許的前提下提高保護動作快速性及重合閘重合成功率。
[0016]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0017]一種基于DG接入的配網(wǎng)故障定位及孤島劃分方法，包括以下步驟:
[0018](I)根據(jù)DG的不同類型與性質(zhì)，設定不同的保護配置方案；
[0019](2)預估DG產(chǎn)生短路電流大小，根據(jù)DG提供的故障電流大小，設置放置在DG的電流繼電器的動作時間，制定當?shù)刈詣踊瘎幼鞑呗院屠^電保護定值；
[0020](3)收集所有開關保護動作信息，判定故障區(qū)域，確定發(fā)生故障后的最大切除時間，判斷DG是否接受這一時間，如果接受，進入步驟(4)，否則進入步驟(5);
[0021](4)依據(jù)故障類型進行保護動作，恢復供電，保證DG不脫網(wǎng)；
[0022](5)根據(jù)DG功率、實際用電量和網(wǎng)絡狀態(tài)，結合開關的動作和保護方案的設置方式，確認是否存在或需要劃分孤島，如果是，則DG脫網(wǎng)，如果不是，則進入孤島邊界開關動作策略。
[0023]所述步驟(I)中，不同的DG包括同步發(fā)電機、感應發(fā)電機和異步發(fā)電機，對于無法提供短路電流的異步發(fā)電機，不需要配備過流保護也不需要配置同步裝置，只要求配置它要求過/欠頻率和過壓/欠壓互聯(lián)保護；對于感應發(fā)電機需配置過流保護裝置；對于同步發(fā)電機，要求配置過流保護的同時，也要求配置同步裝置。
[0024]所述步驟⑵中，在饋線上的所有MV/LV變電站及DG的電源側均配備了故障檢測器以定位故障，在饋線變電站出站側和DG側均設置有一個過流繼電器，分別標記為饋線電流繼電器保護和DG電流繼電器保護，在饋線變電站出站側和DG側均設置有一個斷路器。
[0025]所述步驟(2)中，故障發(fā)生時，當?shù)刈詣踊瘎幼鞑呗詾轲伨€電流繼電器保護在一定時間后跳開，而DG電流繼電器保護動作時間的設置取決于DG提供的故障電流大小，具體包括:當DG直接聯(lián)接到配電網(wǎng)絡時，DG會導致短路電流值顯著增加，因此DG容量越大提供的短路電流越大；當DG通過電力電子器件連接到配電網(wǎng)絡時，換流器裝置的存在會限制DG提供的短路電流僅限于額定電流水平，配電網(wǎng)代替輻射性網(wǎng)絡成為環(huán)路。
[0026]所述步驟⑵中，預估DG產(chǎn)生的短路電流大小時，如果饋線變電站的中壓側母線故障，DG提供的短路電流小于饋線電流繼電器保護定值，DG電流繼電器保護時間定值與保護時間定值相同，否則，考慮與饋線保護配合，上調(diào)電流繼電器的動作時間設定，故障后會打開饋線斷路器和DG斷路器。
[0027]所述步驟(3)中，故障排除后，饋線側斷路器會自動重合閘，當DG會發(fā)生停運，饋線的送電方向?qū)⒅粡母邏?中壓進行，如果故障是臨時性質(zhì)，將在步驟⑵的保護動作序列完成后恢復供電，而對于永久性故障，會再次跳開斷路器，同時，會跳開故障指示器，然后由故障指示器選擇跳開合適的負荷開關。
[0028]所述步驟⑶中，如果發(fā)生永久故障，用戶電源側會將跳閘和開關全部跳開，因DG的停運而將配網(wǎng)還原成輻射性網(wǎng)絡，恢復原有故障處理策略。
[0029]所述步驟(3)中，發(fā)生重合閘后，饋線上的MV/LV變電站會依次沿距離饋線側變壓器由近到遠的順序，感受到電壓的存在，MV/LV變電站的開關依次閉合，導致故障發(fā)生地的重合閘再次打開，被閉鎖不再重合，從而對故障進行定位，發(fā)生在打開的封鎖開關和其下游故障檢測器或開關之間。
[0030]所述步驟(4)中，DG與當?shù)刎摵刹黄ヅ鋾r，并網(wǎng)保護通常跳開DG斷路器，當供電系統(tǒng)恢復時，DG通常自動重新同步，使DG所在失壓母線重合于系統(tǒng)；當DG大致與本地負載匹配時，由并網(wǎng)保護跳開主進線斷路器，配有內(nèi)部低頻減載裝置的DG脫網(wǎng)后，由與其相匹配的局部負荷以支持孤島運行方式。
[0031]所述步驟⑷中，當檢測DG與饋線不再同步時，需要立即脫網(wǎng)，DG快速脫網(wǎng)，以允許饋線斷路器實現(xiàn)自動重合閘，饋線側快速重合閘在變電站斷路器跳閘后設定的周波后