CN102832603A - 一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法，属于新能源发电并网领域，该方法在光伏电站并网配电变电站侧配置传统的两段式电流保护元件(I段电流速断保护、II段过电流保护)和对端直跳保护元件，两段式电流保护元件根据故障后电流测量值判断是否为区内故障，如果是区内故障则出口跳闸，同时通过对端直跳保护元件向线路对端(光伏电站侧)的保护发出跳闸信号；光伏电站侧配置低压谐波畸变率快速故障启动元件和直跳保护元件，低压谐波畸变率快速故障启动元件判断故障发生后开放保护装置的出口电路，直跳保护元件接受对端保护发来的跳闸信号动作出口跳闸。本发明方法能在有效保证电力系统“低电压穿越要求”的前提下，实现了光伏电站联络线故障的快速检测与隔离；能够达到光伏电站防孤岛保护与低电压穿越运行的有效兼容。

Description

一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法

技术领域

本发明属于新能源发电领域，特别涉及一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法。

背景技术

光伏发电具有不受煤炭、石油等原材料影响、绿色环保、控制方式灵活、不受交通等外界因素制约等优点，是目前城市电网供电电源的很好补充。但是到目前为止，对光伏电站的并网控制仍然是将其考虑成一种辅助电源，甚至是一种大负荷来对待。

但是，造成目前这一局面的主要问题在于：1、传统的并网光伏电站容量较低，对短路电流的作用较低，故障后电源支撑的能力也较弱，传统的基于有效值的故障检测算法使得光伏电站侧的断路器无法保证快速跳闸，来隔离光伏电源；2、并网光伏电站不具备低电压穿越能力或低电压穿越能力不足，联络线或相邻线路故障后，其自身的防孤岛保护与并网系统侧要求达到的低电压穿越特性矛盾，无法实现灵活的本体保护与并网系统稳定保障的兼容。

只有解决了以上两个问题，才能真正地实现光伏电站的灵活接入与故障隔离，发挥光伏发电的“绿色电力(并网运行)”和“紧急电源支撑(孤网运行)”的功效。因此，本发明提出了一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法，在有效保证“低电压穿越要求”的前提下，实现光伏电站联络线故障的快速检测与隔离；达到防孤岛保护与低电压穿越的有效兼容。

发明内容

本发明目的是为了克服已有技术的不足之处，提出了一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法，其特征在于：

1、光伏电站并网接入配电变电站侧配置传统的两段式电流保护元件(I段电流速断保护、II段过电流保护)和对端直跳保护元件；其中I段电流速断保护动作定值整定为“在最小运行方式下被保护线路末端发生两相短路故障时，I段电流速断保护具有足够的灵敏度”，时间定值为“0秒延时”；II段过电流保护的动作定值整定为“大于正常运行时的最大相电流”，时间定值为“以0.5秒为延时时限，采用阶梯原则整定，同时时间定值需满足低电压穿越规范规定的时限要求，如果不满足要求，则取两者的最小值。”

2、光伏电站侧配置低压谐波畸变率快速故障启动元件和直跳保护元件；其中低压谐波畸变率快速故障启动元件，实时监测光伏电站出口线路的电压值和电流谐波畸变率，如果出口电压低于90％的额定值，同时谐波畸变率大于整定值，则判断联络线或相邻联络线故障，开放保护装置的出口电路。直跳保护元件实时接收来自对端线路保护发来的跳闸信号，如果在有效时间内接收到跳闸信号，则快速出口跳闸隔离光伏电站；否则闭锁保护，判断故障为区外故障或谐波扰动。

附图说明

图1为应用本发明实施例的光伏电站并网示意图。

图2为应用本发明实施例的光伏电站并网低电压穿越特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式进行说明。如附图1所示，光伏电站通过联络线MN接入配电变电站并网运行；联络线F点发生故障，需要联络线MN两侧的保护快速故障判断并隔离故障。

1、线路侧M母线处配置传统的两段式电流保护元件(I段电流速断保护、II段过电流保护)和对端直跳保护元件；其中I段电流速断保护的动作定值I^I _dz整定为：

$I_{\mathrm{dz}}^I=K_k^I\·I_{d.\min }^{\left(2\right)}$

其中K^I _k为可靠系数，一般取0.8-0.9；

为在系统最小运行方式下线路末端N母线处发生两相短路故障时的电流幅值。

I段电流速断保护的时间定值t^I _dz整定为：t^I _dz＝0

II段过电流保护的动作定值I^II _dz整定为：

其中K^II _k为可靠系数，一般取1.2-1.3；I_load.max为联络线MN正常运行时的最大相电流值。

如图1所示，M侧的II段电流速断保护不需要与下一级配合，因此时间定值t^II _dz整定为：t^I _dz＝0.5；查阅图2所示的低电压穿越曲线，0.5秒延时对应的M侧母线残压为额定值的0％-20％，满足最小时间要求。

对端直跳保护元件不需要整定，由于F点为区内故障，因此I段电流速断保护正确判断出口挑战，同时通过对端直跳保护元件向N侧的直跳保护元件发直跳信号。

2、光伏电站侧N母线处配置低压谐波畸变率快速故障启动元件和直跳保护元件；其中低压谐波畸变率快速故障启动元件判据为：

$U_{\mathrm{ph}}<85\%U_{e}I\underset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}{I}_n>20\%I_1$

其中U_ph为N母线测量三相母线电压值中的最小相值；U_ph为N母线处的额定母线相电压；I_n为n次谐波电流幅值，其中n＝1、3、5；I_n为基波电流幅值。

由于F点为区内故障，故障启动判据为真，开放N侧保护装置的出口电路；同时直跳保护元件在1秒内实时接收来自对端线路保护发来的跳闸信号，接收到直跳信号则快速出口跳闸隔离光伏电站。

M侧和N侧两侧保护的有效配合，实现了对联络线故障的快速隔离；同时M侧保护的动作时限配置也兼容了低电压穿越运行的要求，N侧的启动判据基于低电压和谐波畸变特征，符合光伏电站的故障出力特点，兼具了启动的灵敏性和可靠性。

本发明的特点及技术效果：

本发明针对光伏电站在电网异常或故障状态下并网运行与本体保护存在的矛盾，发明了兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法，能够在有效保证电力系统并网“低电压穿越要求”的前提下，实现了光伏电站联络线故障的快速检测与隔离；达到了光伏电站防孤岛保护与低电压穿越运行的有效兼容。

Claims (3)

1.一种兼容光伏电站低电压穿越运行的快速联络线故障隔离方法，其特征在于，光伏电站并网配电变电站侧配置传统的两段式电流保护元件(I段电流速断保护、II段过电流保护)和对端直跳保护元件，两段式电流保护元件根据故障后电流测量值判断是否为区内故障，如果是区内故障则出口跳闸，同时通过直流对端保护元件向线路对端保护发出跳闸信号；光伏电站侧配置低压谐波畸变率快速故障启动元件和直跳保护元件，低压谐波畸变率快速故障启动元件判断故障发生并开放保护装置的出口电路，直跳保护元件接收对端保护发来的跳闸信号，动作出口跳闸。

2.如权利要求1所述的快速联络线故障隔离方法，其特征在于，光伏电站并网配电变电站侧配置的I段电流速断保护动作定值整定为“在最小运行方式下被保护线路末端发生两相短路故障时，I段电流速断保护具有足够的灵敏度”，时间定值为“0秒延时”；II段过电流保护的动作定值整定为“大于正常运行时的最大相电流”，时间定值为“以0.5秒为延时时限，采用阶梯原则整定，同时时间定值需满足低电压穿越规范规定的时限要求，如果不满足要求，则取两者的最小值。”

3.如权利要求1所述的快速联络线故障隔离方法，其特征在于，光伏电站侧配置低压谐波畸变率快速故障启动元件和直跳保护元件；其中低压谐波畸变率快速故障启动元件，实时监测光伏电站出口线路的电压值和电流谐波畸变率，如果出口电压低于90％的额定值，同时谐波畸变率大于整定值，则判断联络线或相邻联络线故障，开放保护装置的出口电路。直跳保护元件实时接收来自对端线路保护发来的跳闸信号，如果在有效时间内接收到跳闸信号，则快速出口跳闸隔离光伏电站；否则闭锁保护，判断故障为区外故障或谐波扰动。

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