CN104716635B - 适用于并网和孤岛运行的微网综合继电保护方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于并网和孤岛运行的微网综合继电保护方法，能够在微网不同的运行模式下线路发生路障时，准确切除故障段，按照所提出的整定方法，根据微电源和保护装置相对位置的不同，采用了不同的距离整定方法，具有自适应性，消除了分布式电源输出电流引起的保护据动、误动等问题，而且，本方法只需要在一般的微机保护程序中稍加修改即可，不需安装额外的线路和装置，成本较低，对于微网的安全问题有很大的意义。

Description

适用于并网和孤岛运行的微网综合继电保护方法

技术领域

本发明属于分布式发电和电力系统保护的交叉领域，涉及新能源的并网、微电网的运行方式与保护、配电网的新型继电保护方法。

背景技术

能源问题日益紧迫，利用风电和太阳能等新能源是解决能源紧缺，实现可持续发展的重要途径。

分布式发电供能技术的大量应用有助于利用清洁和可再生能源，但同时对电力系统的安全性和可靠性提出了新的挑战。由于分布式能源固有的间歇性以及发电技术等原因，导致分布式能源直接接入电网存在诸多问题，如电能质量、潮流、整个电力系统的协调等，将发电和负荷看成一个子系统或者“微电网”，是实现分布式发电功能系统的理想方式，为此国内外越来越多的学者致力于研究微电网的控制及运行管理。如若能够合理利用继电保护方案，与含分布式能源的微电网运行特性相结合，保障微电网及其并网点安全稳定运行的能力，才能体现中国电网智能化建设的特点。

然而，微电网并网后，其助增或者汲流效应影响了原配电网故障电流的大小和方向，使得配电系统中原有继电保护装置的整定值不再满足动作条件，可能引起原有保护装置的误动或拒动，从而引发更严重的事故。

针对微电网并网运行对配电系统带来有害影响的问题，必须调整现有的保护策略，在微电网或配电网发生故障时，保证继电保护装置能够正确动作，维持系统安全稳定运行。

发明内容

为了解决微电网在并网和孤岛两种运行模式下的继电保护问题，本发明旨在提出了一种适用于并网和孤岛两种运行模式的微网综合继电保护方法，适用于微网并网或孤岛两种运行模式这两种情况，其保护范围和灵敏度不受微网运行模式、控制方法、微电源接入位置的影响，是一种符合微电网特性的自适应保护方法。

其主要的技术要点在于：对于微网外部故障，在并网点检测到逆向功率后，将微网与配电网断开；对于微网内部故障，不需要考虑微网在并网或孤岛运行状态下，根据微网中分布式电源和保护装置相对位置的不同，采用统一的自适应距离整定方法，针对微网内部故障的自适应距离整定方法只需要在传统的微机保护程序中稍加修改，不需安装额外的线路和装置。

本发明中公开的微网系统由一个微电源（可以是光伏、风机等微电源，也可以是储能装置）、两个负荷、四条馈线、四个保护装置、四个母线节点组成，其中有至少一个公共连接点处的保护并网断路器，至少三个用于线路保护的断路器。

具体的保护方法包括：

a. 当微电网外部的配电网发生故障时，由公共并网点处检测出从微电网流向公共电网的逆向功率，并网断路器负责将微网断开，微网转为孤岛运行模式。

b. 当微网处于并网运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照并网情况下继电保护保护策略，将故障部分断开。具体说是：由微网内部配置的断路器负责将故障线路断开，维持其他部分的正常工作。

c. 当微网处于孤岛运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照孤岛情况下继电保护策略，将故障部分断开。具体说是：由微网内部配置的断路器负责切除故障部分，维持其他正常部分的运行。

d. 当分布式电源位于待整定保护装置上游，按照距离保护方法进行整定。

e. 当分布式电源位于待整定保护装置下游，整定过程计及分布式电源输出电流的助增效应，保证保护范围和灵敏度不受分布式电源影响。

本发明区别于传统配电网的过电流继电保护方法，充分考虑微网的故障特性，将输电线路中比较成熟的距离保护方法加以改进，使之满足微网保护的需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果：1.在公共电网故障时将微网与之分离，能够防止微网中的微电源继续向公共电网中的故障点继续注入故障电流而影响配电网的原有的保护策略。2.采用自适应距离保护方法，无论微网处于何种运行模式，其保护范围、灵敏度不受影响，能够将故障线路断开，保护微网中的其他线路和设备。

附图说明

图1 本发明微网系统结构图；

图2 本发明保护方案流程图；

图3 本发明保护装置硬件平台结构说明。

具体实施方式

下面请参阅说明书附图，对本发明进一步说明。

参照微电网系统图1，本发明具体技术方案如下：

如图1所示是本发明微网系统结构图，由一个微电源（可以是光伏、风机等微电源，也可以是储能装置）、两个负荷、四条馈线、四个保护装置、四个母线节点组成，B1是公共连接点处的保护，B2、B3、B4用于线路保护。

1.当微电网外部的配电网发生故障时，由公共并网点(PCC)处检测出从微电网流向公共电网的逆向功率，并网断路器B1负责将微网断开，微网转为孤岛运行模式。

2.当微网处于并网运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照并网运行的继电保护保护策略，由微网内部配置的断路器B2、B3、B4负责将故障线路断开，维持其他部分的正常工作。

3.当微网处于孤岛运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照孤岛运行的继电保护策略，由B2、B3、B4切除故障部分，维持正常部分的运行。

4.针对微电网的自适应距离保护的阻抗以及动作时间整定的方法如下：

方法1：微电源接在待整定保护装置上游（B3、B4的整定）：

其中，：保护B3、B4所在线路阻抗；

：保护B3、B4的第1段整定阻抗；

：保护B3、B4的第2段整定阻抗；

：保护B3、B4下游线路保护装置的第1段整定阻抗。

方法2：微电源接在待整定保护装置下游（B2的整定）：

其中，：保护B2所在线路阻抗；

：保护B2的第1段整定阻抗；

：保护B2的第2段整定阻抗；

：保护B2下游线路保护装置的第1段整定阻抗；

是流过本段保护的电流，为分布式电源输出电流， 也可以通过微处理器实时计算，该方法的优点为，不受微网运行模式的影响，消除微电源对线路保护的影响，不受系统运行方式、接地方式的影响，保护装置的保护范围、灵敏度、可靠性皆能满足要求。

图2为本发明保护方案的实现流程图，当微电网外部发生故障时，PCC处的断路器将微网与之断开，微网进入孤岛运行模式，因而，配电网的继电保护方案不用改变；若微电网内部线路发生故障，那么由本专利提出的继电保护方案进行动作。根据微电源、保护装置所在的位置不同，进行保护装置的整定，由保护1段和保护2段共同合作，实现线路全长的保护。

图3本发明保护装置硬件平台结构说明，交流变换模件包含电流变换器和电压变换器，用于将电流互感器（CT）和电压互感器（PT）的电流、电压信号转换为弱点信号，通过模件转换成模拟信号，各模拟量经过有源低通滤波，可有效滤除高次谐波，保护功能模件CPU处理AD模件传来的数据、执行设定的保护功能，CPU完成装置的总启动元件及后台通信功能，DSP完成所有的保护算法和逻辑功能。

Claims (4)

1.一种适用于并网和孤岛两种运行模式的微网综合继电保护方法，包括：对于微网外部故障，在并网点检测到逆向功率后，将微网与配电网断开；对于微网内部故障，不需要考虑微网在并网或孤岛运行状态下，根据微网中分布式电源和保护装置相对位置的不同，采用统一的自适应距离整定方法，针对微网内部故障的自适应距离整定方法只需要在传统的微机保护程序中稍加修改，不需安装额外的线路和装置；

在所述的微网外部故障和/或微网内部故障情况下，所述的微网综合继电保护方法包括：

a. 当微电网外部的配电网发生故障时，由公共并网点处检测出从微电网流向公共电网的逆向功率，并网断路器负责将微网断开，微网转为孤岛运行模式；

b. 当微网处于并网运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照并网情况下继电保护保护策略，将故障部分断开；

c. 当微网处于孤岛运行模式时，微网内部线路发生故障时，按照孤岛情况下继电保护策略，将故障部分断开；

d. 当分布式电源位于待整定保护装置上游，按照距离保护方法进行整定，具体如下：

所述微网系统包括一个微电源、两个负荷、四条馈线、四个保护装置、四个母线节点，B1是公共连接点处的保护，B2、B3、B4用于线路保护；

方法1：微电源接在待整定保护装置上游

其中，：保护B3、B4所在线路阻抗；

保护B3、B4的第1段整定阻抗；

保护B3、B4的第2段整定阻抗；

保护B3、B4下游线路保护装置的第1段整定阻抗；

方法2：微电源接在待整定保护装置下游：

其中，：保护B2所在线路阻抗；

保护B2的第1段整定阻抗；

保护B2的第2段整定阻抗；

保护B2下游线路保护装置的第1段整定阻抗；

是流过本段保护的电流，为分布式电源输出电流；

e. 当分布式电源位于待整定保护装置下游，整定过程计及分布式电源输出电流的助增效应，保证保护范围和灵敏度不受分布式电源影响。

2.根据权利要求1所述的一种适用于并网和孤岛两种运行模式的微网综合继电保护方法，其特征在于：步骤b中，所述的并网情况下继电保护保护策略具体为：由微网内部配置的断路器负责将故障线路断开，维持其他部分的正常工作。

3.根据权利要求1所述的一种适用于并网和孤岛两种运行模式的微网综合继电保护方法，其特征在于：步骤c中，所述的孤岛情况下继电保护策略具体为：由微网内部配置的断路器负责切除故障部分，维持其他正常部分的运行。

4.根据权利要求1所述的一种适用于并网和孤岛两种运行模式的微网综合继电保护方法，其特征在于：所提出的方法能够适用于微网并网或孤岛两种运行模式。