CN105048423A - 一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置，所述纵差保护装置设置在输电线路的各端，所述纵差保护装置内设置有谐波信号方向判断模块。同时公开了该装置的保护方法。本发明通过获取谐波信号的方向，比较两端的谐波信号方向，确定短路故障范围，进而达到快速动作切除短路故障以及在并网模式和孤岛模式中采用相同的保护策略的目的。

Description

一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置及方法，属于新能源领域。

背景技术

由于分布式电源的不可控缺点，限制了分布式电源大规模的接入网络。为了充分发挥分布式能源的价值与效益，微电网技术应运而生，将多个分布式电源与负荷以及保护控制单元进行结合，形成一个可控的单元，即为微电网。由于微电网中的微电源多采用基于逆变器连接的微电源，而逆变器的故障电流被半导体器件限制在两倍额定电流内，因此微电源出口处的故障电流不会像传统电网短路电流那么大，当微电网运行在孤岛模式下，若微电网中仅只有一个微电源，则故障时的最大短路电流不高于额定电流的2倍，而同时电压较传统电网短路时下降更加剧烈。此外微电网既能并网运行，也能孤网运行，这将会导致线路的潮流与电压发生变化。微电网的这些特点使得传统的保护方案不能全面地满足保护性能的要求，故研究新的保护方案非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置及方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置，所述纵差保护装置设置在输电线路的各端，所述纵差保护装置内设置有谐波信号方向判断模块；所述谐波信号方向判断模块解调滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果发送给对端的纵差保护装置，通过在两端的纵差保护装置上比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障。

两端的纵差保护装置通过光纤传输判断结果。

一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置的保护方法，包括以下步骤，

步骤一，输电线路各端的纵差保护装置设定谐波信号的正方向；所述正方向设定为本端指向对端；

步骤二，各端纵差保护装置中的谐波信号方向判断模块滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果发送给对端的纵差保护装置；

步骤三，通过比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障；

如果两端的谐波信号方向中只有一端的与正方向相同，则判断故障发送在所在输电线路外；

如果两端的谐波信号方向都与正方向相反或相同，则判断故障发送在所在输电线路内。

本发明所达到的有益效果：1、本发明通过获取谐波信号的方向，比较两端的谐波信号方向，确定短路故障范围，进而达到快速动作切除短路故障以及在并网模式和孤岛模式中采用相同的保护策略的目的；2、本发明在原有控制器和保护装置基础上，只需增加调制功能和解调功能，不仅可以解决输出电流受限的问题，并且兼容于现有的继电保护体系。保护的实现更加简单可靠，具有较高的工程实用性；3、本发明使用谐波信号判断短路故障，传输的数据量就很小，提高了短路故障时纵差保护的灵敏度。

附图说明

图1为微电网线路纵差保护的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置，该纵差保护装置设置在输电线路的各端，纵差保护装置内设置有谐波信号方向判断模块。

谐波信号方向判断模块解调滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果通过光纤发送给对端的纵差保护装置，通过在两端的纵差保护装置上比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障。

一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置的保护方法，包括以下步骤：

步骤一，输电线路各端的纵差保护装置设定谐波信号的正方向；正方向设定为本端指向对端；

步骤二，各端纵差保护装置中的谐波信号方向判断模块滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果发送给对端的纵差保护装置；

步骤三，通过比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障；

如果两端的谐波信号方向中只有一端的与正方向相同，则判断故障发送在所在输电线路外；

如果两端的谐波信号方向都与正方向相同或相反，则判断故障发送在所在输电线路内；

如图1所示，DG1和DG1分别为两个逆变器电源，L为负载。DG1发出11次谐波信号，DG2发出15次谐波信号，两个谐波信号调制后通过输电线传输。当F处发生短路故障时，由输电线路DG1—L两端保护可测得其两处谐波传输方向分别为P11、P12，将已测信息通过光纤传送到对端进行比较，比较之后发现两端谐波信号有且只有一侧与正方向相同，从而得知短路故障发生在区外。

输电线路DG2—L两端保护可测得其两处谐波传输方向分别为P21、P22，同样将上述已测信息通过利用光纤传送到对端，进行比较，比较之后发现两端谐波信号都与正方向相同，从而得知短路故障发生在区内。此时重合闸启动，如果为瞬时性故障，通过自动重合闸，将继续对负荷供电；如果为永久性故障，一次重合闸后，启动后加速保护，跳开开关，停止对负荷处供电，直到故障清除。

下面分微电网并网运行时发生故障和微电网孤岛运行时发生故障两部分讨论。

微电网并网运行发生短路故障时，首先断开PCC开关，PCC开关处的自动重合闸重合一次，微电网内的保护延时动作，延时时间为PCC处重合闸的动作时间。若为瞬时性故障，则系统继续并网运行；若为永久性故障，则启动重合闸后加速保护，PCC开关断开，使系统运行在孤岛模式下，此时谐波信号方向判断模块启动，根据前文提出的方法，迅速确定故障位置。

微电网孤岛运行发生故障时，由于此时PCC开关已经断开，所以此时只需要检测微电网内的谐波信号的方向，准确找到故障处，切断故障所在输电线路，由其他逆变器电源通过其他输电线路向该负载供电。

上述方法通过获取谐波信号的方向，比较两端的谐波信号方向，确定短路故障范围，进而达到快速动作切除短路故障以及在并网模式和孤岛模式中采用相同的保护策略的目的。

上述方法在原有控制器和保护装置基础上，增加调制功能和解调功能，不仅可以解决输出电流受限的问题，并且兼容于现有的继电保护体系。保护的实现更加简单可靠，具有较高的工程实用性。

上述方法使用谐波信号判断短路故障，传输的数据量就很小，提高了短路故障时纵差保护的灵敏度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置，其特征在于：所述纵差保护装置设置在输电线路的各端，所述纵差保护装置内设置有谐波信号方向判断模块；

所述谐波信号方向判断模块解调滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果发送给对端的纵差保护装置，通过在两端的纵差保护装置上比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置，其特征在于：两端的纵差保护装置通过光纤传输判断结果。

3.基于权利要求1所述的一种基于谐波信号的微电网线路纵差保护装置的保护方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，输电线路各端的纵差保护装置设定谐波信号的正方向；所述正方向设定为本端指向对端；

步骤二，各端纵差保护装置中的谐波信号方向判断模块滤波接收流经所在纵差保护装置的谐波信号，判断谐波信号的方向，并将判断后的结果发送给对端的纵差保护装置；

步骤三，通过比较两端的谐波信号方向，判定输电线路是否发生短路故障；

如果两端的谐波信号方向中只有一端的与正方向相同，则判断故障发送在所在输电线路外；

如果两端的谐波信号方向都与正方向相同或相反，则判断故障发送在所在输电线路内。