CN105429117A - 一种含高密度dg接入的配电网保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，在配电网线路首端的断路器处配置重合闸前加速保护、合于故障保护，在配电网线路下游的断路器处配置合于故障保护，在DG处配置防孤岛保护，通过重合闸前加速保护、合于故障保护、防孤岛保护的时序配合进行动作，实现配网故障的准确切除。本发明基于重合闸前加速保护、防孤岛保护和合于故障保护之间的时序配合，不依赖于通信，实现了在配电网线路故障时，仅切除故障线路的DG，不影响其他线路DG的正常运行，保护电流定值按照常规不含DG的方式下整定，不受高密度DG的接入影响。

Description

一种含高密度DG接入的配电网保护方法

技术领域

本发明涉及一种含高密度DG接入的配电网保护方法，属于分布式发电技术领域。

背景技术

高密度的分布式电源(DG)接入配电网，改变了传统配电网辐射性无源网络结构，使短路电流大小及流向发生了变化，给保护之间协调配合带来了巨大影响。为了克服DG接入给配网保护带来的不利影响，常用的解决方法是当配电网发生故障时，首先切除区域内全部DG，这样配网网络可以恢复到原来的辐射状，保证原有的保护能够正常动作。该方法不改变现有配网的保护配置，基本不增加电网侧继电保护改造的投资费用，但在高密度DG接入的条件下，故障期间大量DG脱网，不仅限制了DG在配电网故障情况下给予系统电压支撑的积极作用，还将进一步加剧了电网的功率失衡，危及电网的稳定运行；此外，这种无选择性的切除DG，损害了DG的性能。

为了尽可能保证保护的正确动作且不以牺牲DG为代价，国内外学者作了大量的研究，解决方法归结起来主要分为两大类：1)基于通信采用多点信息判断，如光纤纵联保护、网络区域保护等，该方案改变了现有配电网保护配置，并且须增设光纤通信通道，大大的增加了电网改造成本。2)基于本地信息判断，如方向过流保护、距离保护等，该方案一般均需要采集三相电压量，实际上配电网馈线除了在变电站侧母线上装设三相PT，馈线下游一般不装设PT或仅装设单相PT，因此馈线下游三相电压一般无法获取。如果进行大规模增设PT改造，无疑将增加大量投资，这对配电网来说是不切合实际的。

发明内容

本发明的目的在于客服现有技术存在的不足，提出一种含高密度DG接入的配电网保护方法，实现不以切除大量的DG为代价、不依赖于通信且无需装设大量PT。

本发明采用如下技术方案：一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，在配电网线路首端的断路器处配置重合闸前加速保护、合于故障保护，在配电网线路下游的断路器处配置合于故障保护，在DG处配置防孤岛保护，通过重合闸前加速保护、合于故障保护、防孤岛保护的时序配合进行动作，实现配网故障的准确切除。

优选地，所述重合闸前加速保护包括前加速过流保护、前加速重合闸保护，所述前加速过流保护的电流定值按照常规过流III段原则整定，动作延时整定为0～0.1秒；所述前加速过流保护采用功率方向元件作为闭锁条件，以避免相邻线路故障时本线路接入的DG提供反向故障电流引起所述前加速过流保护误动作。

优选地，所述合于故障保护以过流保护为基本保护元件，所述合于故障保护在线路带电运行状态时是退出的，仅在线路合闸充电时才短暂投入；当检测到电流从无流变为有流状态时，所述合于故障保护短暂开放时间为ton，ton取1～5秒；所述合于故障保护设置两段过流，电流与时限定值与常规阶段式过流保护整定原则相同，上下级保护遵循时限配合原则，以保证首端前加速重合闸保护合于永久性故障时能够可靠的、有选择性的切除故障。

优选地，具体包括如下步骤：

步骤SS1当线路发生故障时，所述前加速过流保护首先动作跳开首端断路器，整条线路处于非计划性孤岛状态；

步骤SS2孤岛内DG经所述防孤岛保护动作跳闸离网，故障整条线路失电；

步骤SS3所述前加速重合闸进行一次重合，若判断为瞬时性短路故障，则重合成功，恢复线路供电，所有保护动作流程结束；否则进入步骤SS4；

步骤SS4判断为永久性故障，通过所述合于故障保护上下级之间的时限配合，由故障点上游最近的所述合于故障保护有选择性地切除故障线路的DG，所有保护动作流程结束。

说明书中技术术语的含义：

DG，全称为DistributedGeneration，即分布式电源。

PT，全称为PotentialTransformer，即电压互感器。

SOTF，全称为SwitchOntoFaultProtection，即合于故障保护。

AIP，全称为Anti-islandProtection，即防孤岛保护。

ADOC，即前加速过流保护。

ARB，即前加速重合闸。

本发明所达到的有益效果：(1)基于重合闸前加速保护、防孤岛保护和合于故障保护之间的时序配合，不依赖于通信；(2)配电网线路故障时，仅切除故障线路的DG，不影响其他线路DG的正常运行；(3)仅线路首端保护需要设置方向元件，下游保护无需设置方向元件；(4)保护电流定值按照常规不含DG的方式下整定，不受高密度DG的接入影响。

附图说明

图1是本发明的一种含高密度DG接入的配电网保护方法的动作流程图。

图2是本发明的一种含高密度DG接入的配电网保护方法的一个实施例的定值图。

图3是本发明的实施例的SOTF保护逻辑图。

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。

图1是本发明的一种含高密度DG接入的配电网保护方法的动作流程图，本发明提出一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，在配电网线路首端的断路器处配置重合闸前加速保护、合于故障保护，在配电网线路下游的断路器处配置合于故障保护，在DG处配置防孤岛保护，通过重合闸前加速保护、合于故障保护、防孤岛保护的时序配合进行动作，实现配网故障的准确切除。

重合闸前加速保护包括前加速过流保护、前加速重合闸保护，前加速过流保护的电流定值按照常规过流III段原则整定，动作延时整定为0～0.1秒；前加速过流保护采用功率方向元件作为闭锁条件，以避免相邻线路故障时本线路接入的DG提供反向故障电流引起前加速过流保护误动作。

合于故障保护以过流保护为基本保护元件，合于故障保护在线路带电运行状态时是退出的，仅在线路合闸充电时才短暂投入；当检测到电流从无流变为有流状态时，合于故障保护短暂开放时间为ton，ton取1～5秒；合于故障保护设置两段过流，电流与时限定值与常规阶段式过流保护整定原则相同，上下级保护遵循时限配合原则，以保证首端前加速重合闸保护合于永久性故障时能够可靠的、有选择性的切除故障。

本发明具体包括如下步骤：

步骤SS1当线路发生故障时，前加速过流保护首先动作跳开首端断路器，整条线路处于非计划性孤岛状态；

步骤SS2孤岛内DG经防孤岛保护动作跳闸离网，故障整条线路失电；

步骤SS3前加速重合闸进行一次重合，若判断为瞬时性短路故障，则重合成功，恢复线路供电，所有保护动作流程结束；否则进入步骤SS4；

步骤SS4判断为永久性故障，通过合于故障保护上下级之间的时限配合，由故障点上游最近的合于故障保护有选择性地切除故障线路的DG，所有保护动作流程结束。

的防孤岛保护包含主动式原理、被动式原理和基于通信方式原理

图2是本发明的一种含高密度DG接入的配电网保护方法的一个实施例的定值图，为了简洁起见，图中每段线路仅以一个DG接入作为示意，B1、B2、B3、B4、B5均为断路器。在线路首端断路器B1、B4处配置ADOC、ARB和SOTF，在线路下游断路器B2、B3、B5处配置SOTF，DG1～DG5处配置防孤岛保护AIP。

图3是本发明的实施例的SOTF保护逻辑图，当STOF保护检测到从无流状态变为有流状态时，开放SOTF保护3s，若在3s时间内电流Ip超过过流定值Iset时，经延时跳闸，反之保护退出。

B1、B4处的ADOC电流定值按照常规躲过本条线路最大负荷电流和最大合闸冲击电流整定，动作延时整定为0秒；B1、B4重合闸采用检线路侧无压合闸。

B1、B2、B3、B4、B5处的SOTF设置两段过流，SOTFI段按照躲过本段线路配变低压侧的最大短路电流来整定，最末端时限整定为0s，往上游按照0.3s级差逐级配合；SOTFII段按照躲过最大负荷电流来整定，最末端时限整定为0.3s，同样往上游按照0.3s级差逐级配合。

假设BC段F1处发生短路故障，保护动作包括如下4个步骤。

(1)B1处的ADOC动作；F1处发生短路故障时，配电网侧以及所有的DG往故障点提供故障电流，B4、B5流过由DG4、DG5贡献的反向电流，由于B4处的ADOC采用方向元件闭锁，因此反方向故障电流不会误动，而B4、B5处的SOTF仅在线路合闸充电时才投入，因此此时B4、B5处的SOTF处于闭锁状态，不会发生误动；同样，B3也流过DG3贡献的反向故障电流，由于B3处的SOTF处于闭锁状态，也不会发生误动；B1、B2流过正向故障电流，B1处的ADOC快速跳闸隔离故障。

(2)DG1、DG2、DG3防孤岛保护动作；B1跳开后，线路AD侧DG1、DG2、DG3与负荷形成孤岛状态，在小于2s的时间内，DG1、DG2、DG3各自防孤岛保护动作，全部离网，线路AD侧变成了无源网络。

(3)B1处的ARB动作；DG1、DG2、DG3全部离网后，B1处ARB检测到线路侧无压时进行合闸，如果发生在F1处是瞬时性短路故障(合闸时故障已经消失)，重合成功恢复整条线路供电，所有保护动作结束；如果发生在F1处是永久性故障，转入下一步骤。

(4)永久性故障，B2处的SOTF动作；B1处的ARB合闸时满足SOTF开放条件，B1、B2、B3处的SOTF均开放，如果是永久性故障，B1、B2流过正向故障电流，此时B1重合闸前加速保护已处于闭锁状态，因此ADOC不会再次动作，B2处的SOTFI段经0.3s延时跳闸(假如I段因灵敏度不足拒动，则II段经0.6s延时跳闸)，故障准确隔离，所有保护动作结束。

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 (4)

1.一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，在配电网线路首端的断路器处配置重合闸前加速保护、合于故障保护，在配电网线路下游的断路器处配置合于故障保护，在DG处配置防孤岛保护，通过重合闸前加速保护、合于故障保护、防孤岛保护的时序配合进行动作，实现配网故障的准确切除。

2.根据权利要求1所述的一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，所述重合闸前加速保护包括前加速过流保护、前加速重合闸保护，所述前加速过流保护的电流定值按照常规过流III段原则整定，动作延时整定为0~0.1秒；所述前加速过流保护采用功率方向元件作为闭锁条件，以避免相邻线路故障时本线路接入的DG提供反向故障电流引起所述前加速过流保护误动作。

3.根据权利要求2所述的一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，所述合于故障保护以过流保护为基本保护元件，所述合于故障保护在线路带电运行状态时是退出的，仅在线路合闸充电时才短暂投入；当检测到电流从无流变为有流状态时，所述合于故障保护短暂开放时间为ton，ton取1~5秒；所述合于故障保护设置两段过流，电流与时限定值与常规阶段式过流保护整定原则相同，上下级保护遵循时限配合原则，以保证首端前加速重合闸保护合于永久性故障时能够可靠的、有选择性的切除故障。

4.根据权利要求3所述的一种含高密度DG接入的配电网保护方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1当线路发生故障时，所述前加速过流保护首先动作跳开首端断路器，整条线路处于非计划性孤岛状态；

步骤SS2孤岛内DG经所述防孤岛保护动作跳闸离网，故障整条线路失电；

步骤SS3所述前加速重合闸进行一次重合，若判断为瞬时性短路故障，则重合成功，恢复线路供电，所有保护动作流程结束；否则进入步骤SS4；

步骤SS4判断为永久性故障，通过所述合于故障保护上下级之间的时限配合，由故障点上游最近的所述合于故障保护有选择性地切除故障线路的DG，所有保护动作流程结束。